Композитный полимерный упаковочный материал на основе полиэтилена высокого давления с добавками крахмала и диоксида кремния

Изобретение относится к технологии получения композитных полимерных упаковочных материалов и может быть использовано в пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве и в быту. Композитный полимерный упаковочный материал на основе полиэтилена высокого давления с добавками крахмала и диоксида кремния создают методом вальцевания при температуре 150°С и последующего прессования при температуре 170°С в течение 10 минут, при этом два наполнителя выдерживают в сушильном шкафу перед добавлением в полимер и соотношение наполнителей составляет крахмала 4-6 об.%, аэросила 1 об.%, затем пленки помещают в поле коронного разряда и заряжают при комнатной температуре в течение 0,5-2,5 минут до величины поверхностного потенциала порядка 500-1000 В. Изобретение позволяет добиться наилучшей стабильности электретного состояния и может быть использовано в качестве активной биоразлагаемой упаковки со временем хранения электретного состояния до 130 суток и повышенной скоростью деструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии получения композитных материалов упаковочных материалов и может быть использовано в пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве и в быту.

Композитный материал традиционно рассматривается как система материалов, состоящая из смеси или комбинации двух или более микро- или макрокомпонентов, которые различаются по форме и химическому составу и которые по существу нерастворимы друг в друге. Композиты имеют важное значение, поскольку они обладают свойствами, которые превосходят свойства их составных частей по отдельности. Композитные системы могут представлять собой системы на полимерной, металлической или керамической основе или быть комбинациями этих классов материалов.

Широкое применение в качестве активной упаковки продуктов получили электреты на основе композитных полимерных пленок. Основными характеристиками, помимо прочности, представляющими интерес в упаковочном материале являются: скорость деструкции упаковки после использования под действием факторов окружающей среды и время хранения быстропортящихся продуктов. При этом важнейшими параметрами, определяющими эффективность использования полимерных пленочных электретов, являются величина и стабильность сформированного в них электретного заряда. В первую очередь имеется в виду временная стабильность, в качестве критерия которой иногда используют параметр τ (время жизни электрета) - время, за которое эффективная поверхностная плотность заряда электрета σ уменьшается в e раз. Для полимеров с ярко выраженными электретными свойствами типичные значения параметра τ при нормальных условиях составляют значения от нескольких суток до нескольких лет.

Наряду со стабильностью поверхностной плотности заряда во времени, важнейшей комплексной характеристикой электретов является термостабильность заряда, которая, во-первых, определяет номинальные температурные условия эксплуатации электретных материалов, а во-вторых, указывает максимальные температуры, до которых допускается кратковременный нагрев таких материалов без существенного спада электретного заряда.

Формирование в полимерных пленочных материалах стабильного электретного заряда предполагает их обработку в электрическом поле (электретирование). Наиболее эффективным и технологичным способом электретирования в настоящее время является способ зарядки полимерных пленок в коронном разряде.

Известен полиэтилен высокого давления (ПЭВД), по сравнению с полученным композитным полимером, обладающий ярко выраженным электретным эффектом и имеет повышенную скорость деструкции, чистый полиэтилен высокого давления лишен всех этих качеств. Полученный композит сохраняет электретное состояние до 130 суток при комнатной температуре, ПЭВД всего несколько часов. Полученный композит в компосте разлагается за менее чем 5 лет, ПЭВД же может разлагаться сотнями лет.

Известен ПЭВД с наполнителем крахмал или с наполнителем аэросил (диоксид кремния), при этом достигается только один эффект: с крахмалом увеличивается скорость деструкции, но стабильность электретного состояния остается невысокой или даже уменьшается; с аэросилом значительно повышается стабильность электретного состояния, но скорость деструкции остается на уровне чистого ПЭВД. К тому же, для достижения высокой стабильности электретного состояния в пленках ПЭВД с аросилом необходимо было использование 2÷4 об.% аэросила.

Цель изобретения - получение активной биоразлагаемой упаковки с повышенной скоростью деструкции.

Исходя из требуемых параметров была создана композиция, состоящая из трех комплектующих: полиэтилена высокого давления, крахмала и диоксида кремния. Полиэтилен высокого давления выступает в роли полимерной основы композита. Выбор полиэтилена обусловлен в первую очередь дешевизной его производства, а также хорошими техническими характеристиками позволяющими использовать его в качестве упаковки. Крахмал введен с целью увеличить скорость деструкции материала после использования [1]. Диоксид кремния (аэросил) призван увеличить стабильность электретного состояния полученного композита, ведь, как известно [2], электрическое поле оказывает антисептический эффект, помещенные в электрическое поле микроорганизмы и бактерии замедляют процессы своей жизнедеятельности.

Искомый технический результат достигается за счет того, что композитный полимерный упаковочный материал на основе полиэтилена высокого давления с добавками крахмала и диоксида кремния создается методом вальцевания, наполнители выдерживаются в сушильном шкафу перед добавлением в полимер и соотношение наполнителей позволяет добиться наилучшей стабильности электретного состояния.

Чертеж показывает ТСРП композитных пленок при одинаковой скорости нагрева 0,09 K/с заряженных при положительном знаке коронного разряда: 1 - ПЭВД с крахмалом 4%, 2 - ПЭВД с крахмалом 4% и аэросилом 1%, по оси Y отложен нормированный потенциал, по оси X - температура в градусах Цельсия.

Сущность изобретения состоит в том, что создается композит методом вальцевания при температуре 150°C и последующего прессования при температуре 170°C в течении 10 минут. При изготовлении композитной полимерной пленки с бинарным наполнителем два наполнителя крахмал и диоксида кремния перемешивались до однородной массы и выдерживались в сушильном шкафу при температуре 150°C, прежде чем были добавлены в полимер, что позволило увеличить удельную поверхность наполнителя. Затем полимерные пленки помещаются в поле коронного разряда и заряжаются при комнатной температуре в течение 0,5-2,5 минут до величины поверхностного потенциала порядка 500-1000 В.

Экспериментальным путем были подобраны соотношения компонентов композита, чтобы добиться наилучшей стабильности электретного состояния. Соотношение наполнителей, отвечающее требуемым характеристикам, составляет крахмала 4÷6 об.%, аэросила 1 об.%, при таком соотношении время хранения электретного состояния τ при комнатной температуре увеличивается от нескольких часов до сотен суток, также возросла и температурная стабильность электретного состояния, что демонстрирует чертеж, новый полимерный материал полиэтилен с крахмалом и аэросилом показывает гораздо более высокую температурную стабильность, чем, например, полиэтилен с крахмалом.

Источники информации

1. Галиханов М.Ф. Влияние электретного заряда композиций полиэтилена с крахмалом на их биоразлагаемость. / М.Ф. Галиханов, А.К. Загрутдинова, И.А. Жигаева, А.К. Миннахметова, Р.Я. Дебердеев // Пласт. массы. №8, 2009, С. 41-45.

2. Поздеева М.Н. Влияние активного упаковочного материала на развитие микроорганизмов в пищевых продуктах / М.Н. Поздеева, Т.В. Осипова, Е.Ю. Королева, А.Н. Борисова, А.Ю. Крыницкая, М.Ф. Галиханов, B.C. Гамаюрова, Р.Я. Дебердеев // С. 361-365. - Материалы Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества «Эврика-2005» - г. Новочеркасск - 5-6 декабря 2005 г.

Композитный полимерный упаковочный материал на основе полиэтилена высокого давления с добавками крахмала и диоксида кремния, отличающийся тем, что его создают методом вальцевания при температуре 150°С и последующего прессования при температуре 170°С в течение 10 минут, при этом два наполнителя крахмал и диоксид кремния (аэросил) перемешивают до однородной массы и выдерживают в сушильном шкафу при температуре 150°С, прежде чем добавляют в полимер, при этом соотношение наполнителей составляет крахмала 4÷6 об.%, аэросила 1 об.%, затем пленки помещают в поле коронного разряда и заряжают при комнатной температуре в течение 0,5-2,5 минут до величины поверхностного потенциала порядка 500-1000 В.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению нетоксичных композиционных материалов, таких как полимерная глина для художественного моделирования, и может использоваться в промышленности для формования изделий любых форм и размеров.
Описан способ получения биоразлагаемой смеси для производства формованных изделий. В качестве упрочняющих наполнителей используют волокна из различных природных источников, особенно волокна из отходов, получаемых во время различных процессов производства.

Изобретение относится к связующим композициям для изоляционных изделий на основе минеральной ваты. Предложена связующая композиция на основе минерального войлока или стекловолокна, которая включает по меньшей мере один сахарид, по меньшей мере одну органическую поликарбоновую кислоту, включающую от 2 до 4 функциональных карбоксильных групп и имеющую молекулярную массу менее или равную 1000, и по меньшей мере один полиорганосилоксан, содержащий по меньшей мере одну функциональную группу, способную реагировать с по меньшей мере одним из составляющих связующей композиции.

Изобретение относится к новым композициям латексов на основе биополимеров и способу их получения и их применению. Новые композиции латексов содержат комплекс биополимер-добавка (полученный в результате соэкструдирования биополимерного исходного сырья по меньшей мере одной добавки, улучшающей эксплуатационные характеристики, и по меньшей мере одного пластификатора под действием сдвиговых усилий), вступивший в реакцию со сшивателем под действием сдвиговых усилий.
Изобретение относится к способу получения термопластической композиции на основе крахмала, включающему следующие этапы, на которых: (a) выбирают, по меньшей мере, один гранулированный крахмал (компонент 1) и, по меньшей мере, один органический пластификатор (компонент 2) этого крахмала; (b) получают пластифицированную композицию путем термомеханического смешивания этого крахмала и этого органического пластификатора; (c) при необходимости включают в пластифицированную композицию, полученную на этапе (b), по меньшей мере, одно функциональное вещество (необязательный компонент 4), отличное от гранулированного крахмала, содержащее функциональные группы, имеющие активный водород, и/или функциональные группы, которые дают посредством гидролиза такие функциональные группы, имеющие активный водород; и (d) включают в полученную пластифицированную композицию, по меньшей мере, один связующий агент (компонент 3), имеющий молекулярный вес менее чем 5000, выбранный из органических двухосновных кислот и соединений, содержащих, по меньшей мере, две одинаковые или различные, свободные или скрытые функциональные группы, выбранные из функциональных групп изоцианата, карбамоилкапролактама, эпоксида, галогена, кислотного ангидрида, ацилгалогенида, оксихлорида, триметафосфата и алкоксисилана, причем указанный гранулированный крахмал представляет собой нативный крахмал, а указанный пластификатор выбирают из диолов, триолов и полиолов.
Изобретение относится к композиции на основе крахмала, включающей: (а) по меньшей мере, 51% по весу пластифицированной крахмальной композиции, включающей крахмал и пластификатор для указанного крахмала, полученной термомеханическим смешиванием гранулированного крахмала и пластификатора для указанного крахмала, (b) не более 49% по весу, по меньшей мере, одного некрахмального полимера и (с) связующего агента с молекулярной массой менее чем 5000, содержащего две функциональные группы, по меньшей мере, одна из которых способна реагировать с пластификатором и, по меньшей мере, другая из которых способна реагировать с крахмалом и/или некрахмальным полимером, причем эти количества выражаются относительно твердых веществ и относятся к сумме (а) и (b).

Изобретение относится к биологически разрушаемой высоконаполненной термопластичной композиции, применяемой в производстве пленок и потребительской тары. .

Изобретение относится к биоразлагаемым многофазным композициям для изготовления изделий, характеризующимся тем, что они содержат три фазы: (а) непрерывную фазу, состоящую из матрикса по меньшей мере из одного упругого гидрофобного полимера, несовместимого с крахмалом; (б) дисперсную крахмальную фазу в форме наночастиц со средними размерами менее чем 0,3 мкм, (в) дополнительную дисперсную фазу по меньшей мере из одного неупругого и хрупкого полимера с 10 модулем упругости более чем 1000 МПа.

Изобретение относится к мультимодальной полиэтиленовой смоле, экструзионной композиции, ее содержащей, и изделиям, которые могут быть использованы для изготовления экструзионных покрытий, экструзионных профилей и пленок.

Группа изобретений относится к полиэтиленовым композициям для пленок или литых изделий. Композиция имеет индекс текучести расплава при 5 кг/190°С (MI5 кг) от 0,25 до 3 г/10 мин, Mz более чем 2000000 г/моль и менее чем 370000 г/моль и значение индекса Hostalen (HI) от 0,18 до 18.

Изобретение относится к способу повышения однородности смесей полиэтиленов, предназначенных для изготовления формованных изделий, пленок, труб, проводов и кабелей.

Изобретение относится к трубе, обладающей повышенным сопротивлением к росту трещин труб и изготовленной из полиэтиленовой композиции, а также к применению стабилизатора фенольного типа (С) и стабилизатора фенольного типа (D) для увеличения сопротивления труб медленному росту трещин.

Изобретение относится к полиэтиленовой формовочной композиции, предназначенной для получения труб и изготовления проводов и кабелей, а также к способу получения такой композиции.

Изобретение относится к способу получения полимерного покрытия поверхности, в частности к покрытию пола. Способ включает стадии смешивания полимера на основе кислоты, агента нейтрализации и технологической добавки с получением полимерной композиции.

Изобретение относится к бесцветному синтетическому вяжущему, которое находит дорожно-промышленное применение. Бесцветное синтетическое вяжущее содержит масло растительного происхождения, смолу нефтяного происхождения и полимер.

Изобретение относится к термоклеям. Термоклей содержит от 5 до 40 вес.% сополимера на основе этилена и C3-C20 α-олефина, который получен полимеризацией на металлоценовых катализаторах, от 10 до 65 вес.% усиливающей клейкость смолы, от 0 до 35 вес.% пластификатора, от 0,01 до 30 вес.% добавок и присадок.

Изобретение относится к напольному или настенному покрытию, не содержащему ПВХ, содержащему по меньшей мере один слой термопластической композиции. Композиция содержит полимерную матрицу, которая включает по меньшей мере два полимера, и по меньшей мере 100 мас.
Изобретение относится к изоляционным покрытиям, наносимым на металлическую проволоку, и может быть использовано для покрытия проволок, используемых для изготовления сетчатых конструкций, например габионов.

Изобретение относится к композициям биоразлагаемых пленок и может быть использовано в фармацевтике, медицине, ветеринарии, пищевой или косметической промышленности, а также для изготовления оберточной пищевой пленки, капсул, упаковочных материалов.

Изобретение относится к технологии получения композитных полимерных упаковочных материалов и может быть использовано в пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве и в быту. Композитный полимерный упаковочный материал на основе полиэтилена высокого давления с добавками крахмала и диоксида кремния создают методом вальцевания при температуре 150°С и последующего прессования при температуре 170°С в течение 10 минут, при этом два наполнителя выдерживают в сушильном шкафу перед добавлением в полимер и соотношение наполнителей составляет крахмала 4-6 об., аэросила 1 об., затем пленки помещают в поле коронного разряда и заряжают при комнатной температуре в течение 0,5-2,5 минут до величины поверхностного потенциала порядка 500-1000 В. Изобретение позволяет добиться наилучшей стабильности электретного состояния и может быть использовано в качестве активной биоразлагаемой упаковки со временем хранения электретного состояния до 130 суток и повышенной скоростью деструкции. 1 ил.

Наверх