Биоразлагаемое вещество на основе природных полимеров

Задачей изобретения является снижение срока биоразложения. Техническим результатом является получение биоразлагаемого вещества, обладающего регулируемым сроком службы, что позволяет прогнозировать области использования материала. Поставленная задача решается благодаря тому, что биоразлагаемое вещество на основе природных полимеров, содержащее пластификатор, биоразрушаемый наполнитель, целлюлозный наполнитель, согласно изобретению дополнительно содержит лимонную кислоту и воду, в качестве пластификатора используют глицерин, в качестве биоразрушаемого наполнителя используют крахмал из некондиционного зерна пшеницы, в качестве целлюлозного наполнителя используют муку из свекловичного жома, при следующем соотношении компонентов, масс. %: крахмал из некондиционного зерна пшеницы - 17,1; мука из свекловичного жома - 17,1; глицерин - 8,4; лимонная кислота - 0,5; вода - 56,9. Таким образом, использование предлагаемого биоразлагаемого вещества на основе природных полимеров позволяет сократить сроки биоразложения до 45 суток.

 

Изобретение относится к биоразлагаемой композиции для создания материалов и изделий, способных подвергаться биоразложению, в частности одноразовой посуды, упаковочного материала.

Применение нефтепродуктов для производства полиэтилена и пластика, используемых при изготовлении одноразовой посуды, широко распространено и тем самым создается множество проблем при утилизации. Производство не справляется с растущим на 10% в год спросом. Это ведет к удорожанию материала, и нарастающей экологической угрозе.

Использование биоразлагемой одноразовой посуды и упаковочного материала снизит экологические риски, уменьшит государственные и частные траты на сборы мусора в труднодоступных местах.

В настоящее время известно множество биоразлагаемых композиций и пленочных материалов из них. Как правило, речь идет о оксобиоразлагаемых материалах, т.е. о биоразлагаемых добавках в полиэтилен или его производные. При этом полиэтилен и пластик как производную нефтяных/газовых ресурсов следует отнести к не возобновляемым продуктам.

Известна новая биоразлагаемая полимерная композиция, пригодная для получения биоразлагаемого пластика, и способ получения указанной композиции (Патент РФ №2480495) [1]. Полимерная композиция включает смесь полимера, выбранного из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси; целлюлозы; нитрата аммония; питательных компонентов, выбранных из сине-зеленых водорослей и/или дрожжей, и воды. Композиция биоразлагается от 6 до 36 месяцев.

Известна также биоразлагаемая термопластичная композиция на основе лигноцеллюлозного наполнителя (Патент РФ №2473578) [2], которая включает лигноцеллюлозный наполнитель, связующий агент и полиэтилен в качестве полимерной основы. В качестве лигноцеллюлозного наполнителя используют отходы технологических производств и природные материалы, выбранные из костры льняной, лузги подсолнечника, лигносульфоната натрия, листвы, соломы.

В качестве прототипа выбрана биологически разрушаемая термопластичная композиция на основе природных полимеров (Патент РФ №2174132) [3], включающая целлюлозу с содержанием ацетатных групп 56,4-30 мас. ч., пластификатор - триацетин - 30 мас. ч. и биоразлагаемый наполнитель - крахмал 10-50 мас. ч. При этом она содержит дополнительный биоразлагаемый наполнитель - лигнин гидролизный - 10-20 мас. ч. Прогнозируемый срок службы изделий до разрушения в естественных условиях приблизительно 18 месяцев.

Недостатком описанных выше продуктов является то, что их срок биоразложения составляет от 6 до 36 месяцев.

Задачей изобретения является снижение срока биоразложения.

Техническим результатом является получение биоразлагаемого вещества, обладающего регулируемым сроком службы, что позволяет прогнозировать области использования материала.

Поставленная задача решается благодаря тому, что биоразлагаемое вещество на основе природных полимеров, содержащее пластификатор, биоразрушаемый наполнитель, целлюлозный наполнитель, согласно изобретению дополнительно содержит лимонную кислоту и воду, в качестве пластификатора используют глицерин, в качестве биоразрушаемого наполнителя используют крахмал из некондиционного зерна пшеницы, в качестве целлюлозного наполнителя используют муку из свекловичного жома, при следующем соотношении компонентов, масс. %: крахмал из некондиционного зерна пшеницы - 17,1; мука из свекловичного жома - 17,1; глицерин - 8,4; лимонная кислота - 0,5; вода - 56,9.

Крахмал из некондиционного зерна пшеницы - это дешевое сырье, отличительной особенностью которого является способность образовывать клейстеры, которые стабильны при термическом воздействии, перемешивании и длительном хранении.

Крахмал из некондиционного зерна пшеницы поедается микроорганизмами почвы и способствует механическому разрушению изделия.

Свекловичный жом используют предварительно высушенный, измельченный и просеянный через сита размером фракций 200 мкм. Жом способствует ускорению механического разрушения за счет разрыхления структуры. Это явление приводит к лучшему проникновению воды и микроорганизмов внутрь материала, полученного из предлагаемой композиции.

В роли пластификатора выступает глицирин. Глицерин - это бесцветная, вязкая, очень гигроскопичная жидкость, смешивается с водой в любых пропорциях. В соединении с пропиленгликолем становится более текучим. Температура кипения составляет примерно 290°С. Глицерин легко смешивается со спиртом, водой, а также является хорошим растворителем многих соединений (как органических, так и неорганических). Основными физическими свойствами являются гигроскопичность, отсутствие запаха, цвета. Стоит отметить, что это не токсическое вещество, а поэтому и безопасное для здоровья человека.

С участием лимонной кислоты осуществляется гидролиз крахмала. Лимонная кислота - это белый кристаллический порошок, кисловатый на вкус.

Эффективность материала, полученного, как описано выше, по биодеструкции оценивали путем компостирования пленочных образцов во влажном почвогрунте, приготовленном в соответствии с ГОСТ 9.060-75. [4].

Способность биоразлагаемого вещества на основе природных полимеров, полученного, как описано выше, к биодеструкции оценивали путем компостирования биоразрушаемого вещества во влажном почвогрунте, приготовленном в соответствии с ГОСТ 9.060-75. Влагоемкость почвы поддерживали на уровне 60%, что является оптимальным для биологической активности микроорганизмов. Степень разложения определяли по изменению массы образцов.

Пример 1

16,3% крахмала (от общей массы композиции), 7,3% глицерина (от общей массы композиции), 0,4% лимонной кислоты (от общей массы композиции), 11,2% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 64,8% воды (от общей массы композиции), поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 5,19 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 5,79 гр.

Пример 2

14,5% крахмала, 7,3% глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 11,2% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 66,5% воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 5,64 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 5,82 гр.

Пример 3

15,2% крахмала, 7,3%. глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 11,3% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 65,7%. воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 5,78 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,02 гр.

Пример 4

17,9% крахмала, 7,9% глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 11,2% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 62,5% воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 6,13 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,32 гр.

Пример 5

13,4% крахмала, 7,1% глицерина, 0,4% лимонной кислоты, 11,3% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 67,8% воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 6,42 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,51 гр.

Пример 6

17,7% крахмала, 8,1% глицерина, 0,5% лимонной кислоты 11,2% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 62,5% воды поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 5,77 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 5,96 гр.

Пример 7

17,7% крахмала, 5,2%. глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 11,9% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 64,7% воды поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 6,12 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,25 гр.

Пример 8

18,2% крахмала, 7,7% глицерина, 0,6% лимонной кислоты, 11,9% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 61,6% воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 5,86 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,14 гр.

Пример 9

17,1% крахмала, 8,4% глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 17,1% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 56,9% воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 6,78 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,78 гр.

Пример 10

18,0% крахмала, 7,3% глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 16,8% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 57,4% воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 6,39 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,48 гр.

Пример 11

18,3% крахмала, 7,9% глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 14,9% просеянной муки из свекловичного жома размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 58,4% воды поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов пи температуре 60°С с получением добавки биоразлагаемой полимерной композиции.

Было найдено, что 6,41 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,45 гр.

Пример 12

18,7% крахмала, 7,8% глицерина, 0,5% лимонной кислоты, 20,0% просеянной муки жома из свекловичного размером фракций 200 мкм. смешивали до однородности с 53,0% воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов при температуре 60°С с получением пленочных образцов.

Было найдено, что 6,50 гр. массы пленочного образца было потеряно в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению, при этом начальная масса образца соответствовала 6,59 гр.

Таким образом, использование предлагаемого биоразлагаемого вещества на основе природных полимеров позволяет сократить сроки биоразложения до 45 суток.

Биоразлагаемое вещество на основе природных полимеров, содержащее пластификатор, биоразрушаемый наполнитель, целлюлозный наполнитель, отличающееся тем, что биоразлагаемое вещество дополнительно содержит лимонную кислоту и воду, а в качестве пластификатора используют глицерин, в качестве биоразрушаемого наполнителя используют крахмал из некондиционного зерна пшеницы, в качестве целлюлозного наполнителя используют муку из свекловичного жома, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

крахмал из некондиционного зерна пшеницы 17,1
мука из свекловичного жома 17,1
глицерин 8,4
лимонная кислота 0,5
вода 56,9



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композиции проклеивающего агента, содержащей крахмал, лигносульфонат и поли(алкилакрилат), или поли(алкилметакрилат), или смесь поли(алкилакрилата) и поли(алкилметакрилата), или сополимер алкилакрилата и алкилметакрилата, где массовое соотношение лигносульфоната к поли(алкилакрилату), или поли(алкилметакрилату), или к смеси поли(алкилакрилата) и поли(алкилметакрилата), или к сополимеру алкилакрилата и алкилметакрилата составляет от 1:9 до 3:2; и где крахмал имеет молекулярную массу Mn самое большее 10000 г/моль; и где поли(алкилакрилат) выбран из группы, состоящей из полимеров, получаемых путем свободнорадикальной сополимеризации по меньшей мере одного этиленненасыщенного мономера С1-С8-алкилакрилата, предпочтительно поли(алкилакрилат) представляет собой поли(трет-бутилакрилат), и поли(алкилметакрилат) выбран из группы, состоящей из полимеров, получаемых путем свободнорадикальной сополимеризации по меньшей мере одного этиленненасыщенного мономера С1-С8-алкил(мет)акрилата, предпочтительно поли(алкилметакрилат) представляет собой поли(трет-бутилметакрилат).

Изобретение относится к новым водным связующим композициям. Водная отверждаемая связующая композиция содержит исходные вещества, необходимые для образования термоотверждаемой смолы, и матричный полимер в количестве от около 1 до 20% от сухой массы связующей композиции, при этом исходные вещества включают (i) полигидроксильный компонент, выбранный из углеводных компонентов, и компонент многоосновной карбоновой кислоты, или ее производную в виде ангидрида, сложного эфира или соли, или (ii) углеводный компонент и компонент, содержащий азот.

Изобретение относится к поверхностной проклейке целлюлозных изделий, таких как бумага, и в частности к полимерной частице типа «ядро-оболочка» для поверхностной проклейки целлюлозных изделий, в которой полимер ядра и полимер оболочки полимерной частицы типа «ядро-оболочка» полимеризованы из мономеров, выбранных из трет-бутилакрилата, н-бутилакрилата и акрилонитрила, полимер полимерной частицы типа «ядро-оболочка» содержит по меньшей мере 40 мас.

Изобретение может быть использовано в области биологической очистки промышленных и бытовых сточных вод для создания материалов, обладающих иммобилизационной способностью при использовании в качестве носителя активной биомассы.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к составам биоразрушаемых пластиков, и может быть использовано для изготовления формованных изделий различного назначения, в том числе пищевого.
Изобретение относится к способу свободнорадикальной полимеризации декстрина по меньшей мере с двумя гидрофобными мономерами, при этом указанный декстрин составляет по меньшей мере 60% по весу от общего веса декстрина и гидрофобных мономеров и характеризуется средневесовой молекулярной массой в диапазоне от 60000 до 2000000 Да, гидрофобные мономеры представлены стиролом и по меньшей мере одним линейным или разветвленным C1-C4-сложным эфиром акриловой кислоты, при этом весовое соотношение стирол:сложный эфир составляет от 10:90 до 90:10, полимеризация происходит в присутствии инициатора свободнорадикальной полимеризации, который представляет собой персульфат, в дозе от 0,5 до 2,5% в пересчете на сухой вес относительно сухого веса декстрина.

Изобретение относится к получению биоразлагаемых полимерных материалов, содержащих смесь крахмала с поливиниловым спиртом, применяемых в производстве упаковочных термоформованных изделий и пленок, способных к биодеструкции под действием климатических факторов и микроорганизмов.
Изобретение относится к полимерному латексу для покрытий. Полимерный латекс для покрытий содержит продукт реакции, полученный в результате проведения в водной среде свободно-радикальной эмульсионной полимеризации этиленненасыщенных мономеров, содержащих по меньшей мере один сопряжённый диен, в присутствии деструктированного полисахарида, характеризующегося величиной DE в диапазоне от более чем 40 до 70 согласно измерению в соответствии с документом ISO 5377 (1981-12-15), и необязательно алкилмеркаптана в количестве, не большем чем 2,5 массового процента при расчете на совокупную массу этиленненасыщенных мономеров.

Изобретение относится к способу получения биоразлагаемой пленки, содержащей крахмал и хитозан, для использования в фармацевтике, медицине, ветеринарии, пищевой или косметической промышленности.

Настоящее изобретение относится к эмульсионному коагулянту для коагуляции эмульсии и набору для герметизации проколов в шинах с применением эмульсионного коагулянта.

Изобретение относится к биоразлагаемым полимерным покрытиям с улучшенной гидрофильностью поверхности, имеющей полярные группы, и может быть использовано для улучшения биоинтеграции имплантов, культивирования клеток.

Изобретение относится к изделию, содержащему однослойный или многослойный термопластический материал, причем изделие представляет собой необязательно термоформованный лист из пластмассы или содержит термоформованную часть, который содержит (i) от 88,00 до 99,85% по массе полимолочной кислоты; (ii) от 0,15 до 1,00% по массе эпоксидированного растительного масла; (iii) от 0 до 30,00% по массе дополнительных добавок, выбираемых из группы, состоящей из модификаторов ударной вязкости, пластификаторов, сшивателей, пенообразователей, наполнителей, красителей, стабилизаторов, смазок и их смесей, при этом уровни массового процентного содержания рассчитывают по отношению к совокупной массе однослойного или многослойного термопластического материала и в сумме они составляют 100%.

Изобретение относится к микроструктуре, содержащей биосовместимый полимер или адгезив, и к способу ее получения. Изобретение оптимизирует аспектное отношение в соответствии с типом каждой из микроструктур, обеспечивая посредством этого оптимальные для проникновения через кожу угол кончика и диапазон диаметров.

Изобретение относится к созданию биоразлагаемой полимерной пленки для использования в пищевой промышленности, в частности в молочной промышленности, для упаковывания таких продуктов, как творог, мягкие сыры и сливочное масло.

Изобретение относится к полимерным композициям, предназначенным для получения биоразлагаемых изделий, таких как пленки, в том числе пленочные изделия для уничтожения сорняков, термоформованные изделия для цветочной, овощной рассады, мешки для бытового мусора.

Изобретение относится к области композиционных полимерных материалов на основе целлюлозы и полиэфиров и может быть использовано для производства биодеградируемых композитов, применяемых в медицине, для производства упаковочных изделий, тары, а также в космических, авиационных и многих других отраслях промышленности.
Изобретение относится к химической и нефтехимической отрасли, а именно к способу получения прооксидантов - оксобиоразлагаемых добавок для полимерных материалов с регулируемым сроком службы.
Изобретение относится к технологиям создания оксо- и биоразлагаемых полимерных материалов, в частности к добавкам, повышающим способность полиолефинов к оксо- и биоразложению (прооксидантам), и может быть использовано для создания материалов и изделий из них, способных подвергаться ускоренному оксо- и биоразложению в природных условиях.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к составам биоразрушаемых пластиков, и может быть использовано для изготовления формованных изделий различного назначения, в том числе пищевого.

Изобретение относится к области создания биоразлагаемых полимерных композиционных материалов, имеющих долгосрочный энерго- и ресурсосберегающий эффект, используемых для изготовления пластмассовых изделий с регулируемыми сроками эксплуатации.

Изобретение относится к способам применения целлюлозы, более конкретно, к способам получения дисперсий целлюлозы как органического биоразлагаемого загустителя для смазочных материалов, в том числе пластичных смазок.

Задачей изобретения является снижение срока биоразложения. Техническим результатом является получение биоразлагаемого вещества, обладающего регулируемым сроком службы, что позволяет прогнозировать области использования материала. Поставленная задача решается благодаря тому, что биоразлагаемое вещество на основе природных полимеров, содержащее пластификатор, биоразрушаемый наполнитель, целлюлозный наполнитель, согласно изобретению дополнительно содержит лимонную кислоту и воду, в качестве пластификатора используют глицерин, в качестве биоразрушаемого наполнителя используют крахмал из некондиционного зерна пшеницы, в качестве целлюлозного наполнителя используют муку из свекловичного жома, при следующем соотношении компонентов, масс. : крахмал из некондиционного зерна пшеницы - 17,1; мука из свекловичного жома - 17,1; глицерин - 8,4; лимонная кислота - 0,5; вода - 56,9. Таким образом, использование предлагаемого биоразлагаемого вещества на основе природных полимеров позволяет сократить сроки биоразложения до 45 суток.

Наверх