Способ получения биоразлагаемой композиционной пленки

Изобретение относится к способу получения биоразлагаемых композиционных материалов, выполненных на основе полимеров и дополнительно содержащих высокопористые алюмосиликатные микросферы, пропитанные сахарным сиропом или патокой. Полимерную композицию получают методом каландрирования с использованием высокопористых алюмосиликатных микросфер, пропитанных сахарным сиропом или патокой, в массовом соотношении 2:3 соответственно, которые добавляются с целью улучшения биоразлагаемых свойств полимерного материала. 2 табл.

 

Настоящее изобретение относится к технологии, используемой в химической промышленности, а именно к способу получения композиционных материалов, состоящих из полимеров и натуральных порошкообразных веществ, которые добавляются для улучшения биоразлагаемых свойств полимерного материала [1].

Известен способ создания термоформуемой композиции на основе высоконаполненного диацетата целлюлозы, изделия из которой биологически разрушаются под действием природных факторов (микрофлоры почвы, воды) [3].

Недостатком данного технического решения является то, что сведения о качестве изделий, о сроках и степени их биоразложения не приводятся.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения биоразлагаемых композиций, предназначенных для создания пленок и различных тароупаковочных изделий, способных к биодеградации под воздействием природных факторов. При производстве композиции смешивают полиэтилен, крахмал и технологические добавки, в качестве которых используют гидроксипропилметилцеллюлозу и глицерин. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает высокую биоразлагаемость композиции, обладающую высокими деформационно-прочностными характеристиками и термостабилизационными свойствами, высокой водостойкостью и пониженной миграцией пластификатора из изделия в процессе эксплуатации [4].

Недостатком данного технического решения является сложный и дорогостоящий состав биоразлагаемых композиций.

Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение является создание биоразлагаемой композиции повышенной прочностью, являющейся питательной средой для микроорганизмов.

Данная задача решается за счет того, что биоразлагаемая композиция содержит кроме высокомолекулярной основы, порошкообразный продукт - высокопористые алюмосиликатные микросферы пропитанные сахарным сиропом или патокой.

Одним из наиболее ценных компонентов золы-уноса являются алюмосиликатные микросферы, представляющие собой полые микросферы, с высоким содержанием глиноземов. Получены как продукт сжигания углей на энергетическом объекте [5].

Способ основан на получении двухслойной полимерной пленки методом горячего каландрирования двух или нескольких ее листов одинаковой толщины между которыми перед горячим каландрированием равномерно помещается сахарный сироп или патока толщиной не менее толщины используемых пленок.

Изобретение позволяет получать биоразлагаемую полимерную пленку для упаковочных материалов и хозяйственных пакетов, которые при попадании на природу и при контакте с почвенными микроорганизмами способны быстро разлагаться.

В настоящее время процесс производства пластиковых пакетов и упаковочных материалов претерпевает значительные изменения. В связи с масштабным загрязнением окружающей среды большую популярность приобретают биопакеты (биоразлагаемые пакеты, экологичные пакеты, безопасные пакеты). В последнее время во всем мире значительно возрастает потребление полиэтилена и различной пластиковой упаковки и как следствие этого роста увеличивается количество отходов из пластика. Ими переполнены не только свалки, но и природные зоны: леса, источники воды. Время разложения более 100 лет [2].

Биопакеты - это пакеты, созданные из материалов, которые после использования в течение ряда лет разлагаются под воздействием окружающей среды (воздух, влажность, почва) и превращаются в органические соединения. Эти биоразлагаемые пакеты не оказывают негативного воздействия на природу и поэтому пользуются все большим спросом [2]. Существует два основных вида биопакетов:

1. Гидро - биоразлагаемые пакеты - пакеты, созданные из крахмала.

2. Оксо - биоразлагаемые пакеты - это обыкновенные пластиковые пакеты, поверхность которых покрыта специальным раствором, значительно ускоряющим процесс разложения.

В настоящее время процесс производства пластиковых пакетов претерпевает значительные изменения. В связи с масштабным загрязнением окружающей среды все большую популярность приобретают биопакеты (биоразлагаемые пакеты, экологичные пакеты, безопасные пакеты) [2].

Пластиковые биопакеты, относящиеся к виду оксо-биоразлагаемых пакетов, по внешнему виду ни чем не отличаются от обыкновенных. Единственное усовершенствование - это процесс добавления биоразлагаемой добавки.

Биоразлагаемые добавки - раствор, который добавляется в состав биопластиковых пакетов, помогающий процессу распада пакетов под воздействием кислорода, ультрафиолета и воды [1].

Проблема, связанная с получением биоразрушаемых полимерных материалов, является актуальной и до настоящего времени, что связано с необходимостью создания таких полимерных материалов, которые бы обладали достаточно высокими эксплуатационными свойствами на период хранения и эксплуатации полимерных материалов и изделий из них и хорошей биоразлагаемостью после окончания срока эксплуатации этих изделий (материалов) на их основе [1].

Пример по прототипу. 40 мас. % полиэтилена смешивают с 25 мас. % крахмала и 15 мас. % ГПМЦ в скоростном турбосмесителе в течение 5 минут, затем распылением вводят пластификатор - глицерин в количестве 20 мас. %. Полученная смесь поступает в экструдер для гомогенизации. Температура расплава на выходе из экструдера равна (140-150)°С.

Полученные жгуты охлаждают потоком холодного воздуха и разрезают на гранулы размером 3-5 мм. Из полученных гранул методом экструзии при температуре 130-135°С изготавливают пленку [4].

Пример 1-2 (по предлагаемому способу). Для эксперимента были взяты две пленки равной толщины (0,1-0,2 мм) между которыми помещены компоненты зольных отходов - высокопористые алюмосиликатные микросферы пропитанные сахарным сиропом или патокой. Сухие микросферы с сахарной пропиткой смешиваются с исходным полиэтиленом и плавятся. Полученный расплав прокатывают каландром. Получают пленки с повышенной прочностью, способные разлагаться микроорганизмами при захоронении в землю.

Состав биоразлагаемой композиционной пленки представлен в таблице

1. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Из таблицы следует, что изменение деформационной прочности материала после выдержки в биогумусе в течение 6 месяцев составила 9-11%. Полимерная пленка подвергается биологической деструкции в природных условиях в присутствии почвенных микроорганизмов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бахаева А.Н., Ивановский С.К. Обзор оксо-биоразлагаемых добавок, используемых для утилизации упаковочных материалов // Молодой ученый. - 2015. - №10. - С. 156-158.

2. Ершова О.В., Бодьян Л.А., Пономарев А.П., Бахаева А.Н. Влияние химической деструкции на изменение физико-химических свойств упаковочных полимерных пленок с добавкой D2W // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №1-1. - С. 1981.-1981.

3. Патент РФ №2537009 МПК C08L 1/12, C08L 1/10, C08L 101/16 / Сдобникова О.А., опубл. 27.12.2014. Бюл. №36.

4. Патент РФ №2570905 МПК C08L 23/06, C08L 3/02, C08L 101/16, С08K 5/053 / Дышлюк Л.С., опубл.20.12.2015. Бюл. №35 (прототип).

5. Исследование алюмосиликатных микросфер из золы-уноса электростанций, использующих угли Кузбасса / З.Р. Исмагилов, Н.В. Шикина, Н.В. Журавлева, Р.Р. Потокина, Н.А. Рудина, В.А. Ушаков, Т.Н. Теряева // Химия твердого топлива. - 2015. - №4. - С. 49-57.

Способ получения биоразлагаемой композиционной пленки, отличающийся тем, что для создания полимерной композиции методом горячего каландрирования используют высокопористые алюмосиликатные микросферы, пропитанные сахарным сиропом или патокой, в массовом соотношении 2:3 соответственно.