Экологически безопасный упаковочный материал на основе полилактида



Экологически безопасный упаковочный материал на основе полилактида
Экологически безопасный упаковочный материал на основе полилактида
Экологически безопасный упаковочный материал на основе полилактида

 


Владельцы патента RU 2626022:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена", (РГПУ им. А.И. Герцена) (RU)

Изобретение относится к технологии получения композитных полимерных упаковочных материалов и может быть использовано в пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве и в быту. Упаковочный материал на основе полилактида создается путем смешивания полилактида с дисперсным наполнителем SiO2 (аэросил) с концентрацией 1,9-2,1 об.% и размером частиц 12 нм. Смешивание производили в течение 5 мин при температуре 180°С. Далее помещали готовую композицию в горячий пресс при температуре прессования 180°С и давлении прессования 15 МПа. Охлаждение пленок осуществляли в течение 1 мин, далее их помещали в положительное поле коронного разряда, заряжали при комнатной температуре или при температуре выше температуры стеклования полилактида в течение 5 мин до величины поверхностного потенциала 1,3-1,5 кВ. Технический результат заключается в получении активной упаковки на основе биоразлагаемых материалов с повышенным электретным эффектом. 4 ил., 2 пр.

 

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

Известна крахмалсодержащая рукавная оболочка для пищевых продуктов с переводным слоем, а также способ ее получения [заявка на патент №2004112554 RU]. Оболочка получена экструзией или коэкструзией, единственный или по меньшей мере внутренний слой которой содержит смесь из термопластичного крахмала и/или термопластичного производного крахмала и по меньшей мере одного другого полимера, отличающаяся тем, что другим полимером является гомо- или сополимер со звеньями гидроксикарбоновой кислоты, поли-сложный эфир-уретан, поли-простой эфир-уретан, поли-сложный эфир-простой эфир-уретан или полиалкиленкарбонат, причем оболочка содержит внутри по меньшей мере одно переносимое красящее, ароматизирующее или вкусовое вещество. Недостатки: многокомпонентный состав, сложность производства, содержание синтетических полимеров.

Известна безвредная для окружающей среды многослойная эластичная пленка, обладающая барьерными свойствами [заявка на патент №2009109142 RU]. Многослойная упаковочная пленка, содержит наружный слой, содержащий пленку на биологической основе; адгезивный слой, смежный с указанным наружным слоем, и слой со стороны продукта, содержащий специализированную полипропиленовую пленку. Недостатки: многокомпонентный состав, обязательное содержание со стороны продукта полипропиленового слоя, барьерные свойства достигаются за счет многослойности.

Известны биоразлагаемые пленки [заявка на патент №20051004789 DE], основанные на регенерирующем сырье, которое содержит в основе полилактид, молочную кислоту, гомо- и сополиэфир, гидроксибутират и гидроксивалерат полиэстера. Могут использоваться как бандажные ленты для самоклеящихся полос и этикеток, содержащие клей на основе сополиэфиров, так же, как биоразлагаемая клейкая пленка на упаковку, включающая обработку в поле коронного разряда на одной стороне для улучшения склеивания поверхности пленки и подложки. При этом с той же целью может применяться сушка и/или обработка поверхности ультрафиолетовым излучением. Недостатки: многокомпонентный состав, сложность производства, обработка коронным разрядом применяется только для улучшения склеивания.

Прототипом изобретения является композитный полимерный упаковочный материал на основе полиэтилена высокого давления с добавками крахмала и диоксида кремния [патент №2568488 RU]. Сущность изобретения состоит в том, что создается композит методом вальцевания при температуре 150°C и последующего прессования при температуре 170°C в течение 10 минут. 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. Время хранения электретного состояния до 130 суток. Недостатки прототипа: многокомпонентный состав, достаточно долгий срок разложения, не является биополимером.

Цель изобретения - получение активной упаковки на основе биоразлагаемых материалов с повышенным электретным эффектом.

Выбор полилактида в качестве основного компонента для получения биоразлагаемого материала обусловлен следующими соображениями. Актуальным является создание композитных материалов, обладающих свойствами активной упаковки и одновременно являющихся биоразлагаемыми материалами. Наиболее перспективными биополимерами являются полилактиды (PLA) - полимеры молочной кислоты. Их легко можно переработать в волокна, пленки и другие изделия. Исходным сырьем для формирования полимера служит крахмал или меласса, получаемая при производстве сахара из сахарной свеклы или сахарного тростника. Упаковка из полилактида полностью разрушается за 45 дней в условиях промышленного компостинга при определенных требованиях (температура не менее 60°C, определенный уровень влажности, наличие бактерий и др.). Однако по сравнению с традиционными полимерами, применяемыми для создания электретов, полилактид в чистом виде не проявляет электретного эффекта в той степени, которая необходима для практического применения.

Искомый технический результат достигается за счет того, что для получения композитного полимерного упаковочного материала полилактид смешивают с дисперсным наполнителем SiO2 (аэросил), затем применяют метод горячего прессования, а соотношение наполнителя позволяет добиться наилучшей стабильности электретного состояния.

Сущность изобретения состоит в том, что для изготовления композита на основе полилактида методом горячего прессования полилактид смешивали с дисперсным наполнителем SiO2 (аэросил) с концентрацией 1-6 об. %, с размером частиц 12 нм на смесителе с регулируемым электрообогревом для образцов. Скорость вращения валков 150 об/мин. Смешение производили в течение 5 минут при температуре 180°C. Готовая композиция помещалась между двумя отшлифованными пластинами в пресс. Температура прессования составляла 180°C, давление прессования - 15 МПа, время предварительного нагрева - 3 мин, время выдержки под давлением - 5 мин, время подпрессовки - 2 мин. Далее нагретые плиты размыкали, пресс-форму помещали между охлаждающими плитами и подавали холодную воду с температурой 20°C. После охлаждения в течение 1 мин пленки толщиной 150-220 мкм извлекались из пресс формы. Электретное состояния в образцах формировалось в положительном поле коронного разряда при комнатной температуре (или при температуре выше температуры стеклования) в течение 5 минут до величины поверхностного потенциала порядка 1,3-1,5 кВ, что позволило увеличить время хранения электретного состояния композита на основе полилактида до 3-х месяцев.

Перечень фигур

Фиг. 1. ТСРПП образцов (метод прессования) при положительном знаке коронного разряда при одинаковой скорости нагрева:

1 - исходный PLA;

2 - PLA + 2% SiO2;

3 - PLA + 6% SiO2.

Фиг. 2. ТСРПП образцов заряженных в положительном коронном разряде, при одинаковой скорости нагрева β=0,125°C/с в абсолютных значениях: 1 - PLA + 2% SiO2 (прошедшие предварительное электретированные при повышенной температуре 55-60°C), 2 - PLA + 2% SiO2 (электретированные при комнатной температуре).

Фиг. 3. Зависимость потенциала от времени хранения композита на основе PLA с дисперсным наноразмерным наполнителем аэросилом 2%.

Для исследования параметров электрически активных дефектов применялись методы термостимулированной релаксации поверхностного потенциала (ТСРПП). Нагрев образцов производился от комнатной температуры до 110-120°C со скоростью β=0,125°C/с. Анализ результатов, представленных на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, свидетельствует о следующем. В пленках, полученных методом прессования, введение SiO2 приводит к увеличению стабильности электретного состояния. Стабильность зависит от знака короны, в которой происходит электретирование образца. Наибольшая стабильность наблюдается при положительном знаке короны. Наибольшая стабильность в пленках полилактида наблюдается, если электретирование пленок осуществляется в положительном коронном разряде при температуре выше температуры стеклования и при процентном содержании наполнителя аэросил 1,9-2,1%. Композит на основе PLA с объемным содержанием аэросила 1,9-2,1 об. % является хорошим электретом с длительным временем хранения и может быть использован в качестве биоразлагаемой «активной упаковки».

Таким образом, цель изобретения, заключающаяся в получение активной упаковки на основе биоразлагаемых материалов, достигнута.

Экологически безопасный упаковочный материал на основе полилактида, отличающийся тем, что для его изготовления полилактид смешивают с дисперсным наполнителем SiO2 (аэросил) с концентрацией 1,9-2,1 об.% и размером частиц 12 нм, смешение производят в течение 5 мин при температуре 180°С и помещают готовую композицию в горячий пресс при температуре прессования 180°С и давлении прессования 15 МПа, после охлаждения в течение 1 мин пленки помещают в положительное поле коронного разряда и заряжают при комнатной температуре или при температуре выше температуры стеклования полилактида в течение 5 мин до величины поверхностного потенциала 1,3-1,5 кВ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пуленепробиваемым композитам и касается однонаправленной ленты и композита с жесткой структурой на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и способа их изготовления.

Предметом изобретения является полотно сильфонного уплотнения перехода между двумя соединенными друг с другом шарнирами транспортными средствами или полотно навеса пассажирского трапа или телетрапа, причем полотно имеет минимум один каркасный слой, который с обеих сторон имеет эластомерную прослойку, причем минимум один каркасный слой образован из нетканого материала, причем между нетканым материалом и эластомерной прослойкой расположен промежуточный адгезионный слой.

Изобретение относится к способам получения текстильных материалов, которые могут быть использованы для пошива одежды специального назначения для энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса.

Группа изобретений относится к текстильной промышленности и может быть использована при изготовлении волокна, ингибирующего образование факторов вирулентности, и материалов, содержащих это волокно.

Изобретение относится к технологии отделки волокнистых материалов и касается способа получения нетканых материалов с антибактериальными свойствами. Способ включает обработку материала раствором, содержащим наноструктурные частицы металла или оксида при температуре 20±5°С, и последующее высушивание, при этом нетканый материал подвергают предварительной обработке ультразвуком для активации поверхности и дальнейшей обработке путем его погружения в раствор или набрызгивания раствора, содержащего заранее приготовленные наноразмерные коллоидные частицы с металлов или оксидов с концентрацией 0.1-5% от веса материала, с последующим высушиванием материала при температуре от 60 до 100°С до постоянного веса.

Изобретение относится к технологии получения модифицированных полимерных волокон с высокой удельной прочностью для пуленепробиваемых волокнистых композитов. Волокно имеет поверхности волокна, которые частично покрыты остаточным защитным покрытием волокна, при этом от 50% до 99% площади поверхности волокна открыто и не покрыто защитным покрытием волокна, которое модифицировано плазменной обработкой при значении потока энергии 100 Вт/кв.

Изобретение относится к технологии получения модифицированных полимерных волокон с высокой удельной прочностью и касается пряжи и ткани, характеризующихся наличием обработанной поверхности с улучшенными физическими и адгезионными свойствами.

Изобретение относится к области создания легких высокопрочных водостойких органокомпозитов на основе волокнистых наполнителей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полимерного связующего и может быть использовано в элементах конструкций в различных областях техники: авиационной, машино-судостроительной, химической, оборонной и др. Предлагается высокопрочный водостойкий органокомпозит, выполненный из волокнистого наполнителя на основе высокопрочных высокомодульных многофиламентных полиэтиленовых волокон и полимерного связующего на основе эпоксидной смолы с аминным отвердителем.

Изобретение относится к полимерным текстильным материалам специального назначения и касается текстильного армирования, содеращего непрерывную арамидную нить. Нить имеет отделку, содержащую моно- или диалкилфосфатный сложный эфир или их смесь.

Изобретение относится к текстильной химии, а именно к отделочному производству текстильных серебросодержащих целлюлозосодержащих волокнистых материалов, обладающих антибактериальными свойствами.

Изобретение относится к получению пленки из термопластичной композиции, в том числе и многослойной пленки, а также к абсорбирующему изделию, включающему указанную пленку.

Изобретение относится к термопластической композиции, содержащей жесткий возобновляемый сложный полиэфир и полимерную добавку, повышающую ударную прочность. Добавка, повышающая ударную прочность, может быть диспергирована в виде дискретных физических доменов в непрерывной матрице возобновляемого сложного полиэфира.

Изобретение относится к биологически разлагаемой полимерной композиции. Композиция содержит, мас.ч.: полигидроксиалканоат 5-95 и полимолочную кислоту или лактид 95-5.

Изобретение относится к листовому пенопласту на основе поперечно-сшитой некристаллической полимолочной кислоты и способу его производства. Листовой пенопласт содержит один или более слоев смолы, содержащей некристаллическую полимолочную кислоту, где указанная некристаллическая полимолочная кислота в составе смолы является поперечно-сшитой, и имеющий закрытую ячеистую структуру, причем указанный один или более слой смолы выполнен из композита на основе биоразлагаемой смолы, содержащего от 0,001 до 10 мас.ч.
Изобретение относится к модификатору ударной прочности, применяемому для улучшения ударной прочности термопластов и термореактопластов. Модификатор ударной прочности содержит, по меньшей мере, 10 мас.% 2-октилакрилата, и представляет собой полимерную частицу, имеющую структуру ядро-оболочка.

Изобретение относится к биорассасывающимся полимерным смесям, которые могут использоваться для получения медицинских устройств. В изобретении раскрыты новые биорассасывающиеся полимерные смеси.

Изобретение относится к области производства биоразлагаемых с помощью редуцентов материалов, а также биоразлагаемой полимерной композиции. Способ получения биоразлагаемого материала включает ацилирование целлюлозы молочной кислотой в неводной среде, извлечения, смешивание с полимолочной кислотой и экструдирование, при этом в качестве источника целлюлозы используют целлюлозосодержащие отходы, которые перемешивают с молочной кислотой и помещают в дезинтегратор-активатор ударного действия, в котором осуществляют обработку при температуре не выше 70°С с энергией воздействия 600-800 кДж на 1 кг смеси с обеспечением замены водорода по меньшей мере одной гидроксильной группы макромолекулы целлюлозы на остаток молочной кислоты.

Изобретение относится к биологически разлагаемым блоксополимерам. Описан блочный сополимер BAB, включающий: (a) приблизительно от 60 до 85 мас.% биоразлагаемого гидрофобного блока A, включающего биоразлагаемый сложный полиэфир; и (b) приблизительно от 15 до 40 мас.% биоразлагаемого гидрофильного блока B, включающего полиэтиленгликоль, причем средневесовая молекулярная масса каждого блока B находится в пределах от 300 до 1000 Да; при этом значение средневесовой молекулярной массы Mw блочного сополимера BAB составляет от 5000 до 8000 Да и соотношение блока A к блоку B выбрано из группы, включающей 2,45, 2,50, 2,60 и 2,70; причем указанный блочный сополимер характеризуется способностью к обратному тепловому гелеобразованию при образовании в водном растворе.

Настоящее изобретение относится к биоразлагаемым и биоабсорбируемым блок-сополимерам в виде твердого порошка или воскообразного порошка. Описана композиция блок-сополимера типа АВ, ABA или ВАВ для введения лекарственного средства, при этом указанный блок-сополимер содержит: по меньшей мере первый блок-сополимерный компонент типа АВ, ABA или ВАВ, содержащий первый гидрофобный А-блок и первый гидрофильный В-блок, причем первый гидрофобный А-блок представляет собой биоразлагаемый сложный полиэфир, содержащий по меньшей мере 60% капролактона и по меньшей мере один второй полиэфир-образующий мономер, при этом указанный первый гидрофильный В-блок имеет первую среднюю молекулярную массу и содержит полиэтиленгликоль; по меньшей мере второй блок-сополимерный компонент типа АВ, ABA или ВАВ, содержащий второй гидрофобный А-блок и второй гидрофильный В-блок, при этом второй гидрофобный А-блок содержит биоразлагаемый сложный полиэфир, а второй гидрофильный В-блок имеет вторую среднюю молекулярную массу и содержит полиэтиленгликоль, причем вторая средняя молекулярная масса отличается от первой средней молекулярной массы; при этом общая средневесовая молекулярная масса блок-сополимерной композиции составляет от 1500 до 10000 Дальтон, общее содержание А-блока в композиции составляет примерно от 60 до 85% по массе, а общее содержание В-блока в композиции составляет примерно от 15 до 40% по массе, причем общая средневесовая молекулярная масса В-блока в композиции составляет от 300 до 2000 Дальтон, при этом указанная композиция блок-сополимера является твердой при комнатной температуре, способна к обратимому термическому гелеобразованию при получении в виде водного полимерного раствора и способна превращаться в водный полимерный раствор менее чем за тридцать минут при перемешивании без применения добавок или нагревания свыше 60°C.

Изобретение относится к диспергирующимся в воде биологически разрушающимся композициям, которые можно сформовать в пленки и волокна, а именно к фильтрующему элементу курительного изделия, содержащему волокна, изготовленные из композиции, содержащей смесь полилактида (PLA) и растворимого в воде полимера, где смесь дополнительно содержит реакционноспособное вещество, обеспечивающее совместимость, в количестве, достаточном для обеспечения совместимости смеси.

Изобретение относится к биологически разлагаемой полимерной композиции. Композиция содержит, мас.ч.: полигидроксиалканоат 5-95 и полимолочную кислоту или лактид 95-5.
Наверх