Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции



Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции
Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции

Владельцы патента RU 2750712:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к технологии получения древесно-полимерных композитов для изготовления упаковок на основе биоразлагаемой полимерной композиции и может быть использовано в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и в быту. Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции включает смешение полилактида с древесно-измельченным наполнителем. В качестве древесного наполнителя используют древесную муку с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанную при температуре 200-240°С в среде инертного газа, а затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 мин при интенсивности обработки 30-180 Дж/см. Смешение полилактида с древесно-измельченным наполнителем ведут при температуре 180°С, при следующем соотношении компонентов, мас. %: полилактид 50, указанный древесный наполнитель 50. Технический результат - упрощение способа получения биоразлагаемой полимерной композиции, а также повышение прочностных показателей композита на ее основе. 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения древесно-полимерных композитов для изготовления упаковок на основе биоразлагаемой полимерной композиции и может быть использовано в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и в быту.

Известен способ получения биоразлагаемой полимерной композиции путем смешения полилактида, дихлорметана, модифицированного лигнина, модифицированного наполнителя, антипирена, антиоксиданта, смазки, стабилизатора и технологической добавки, при следующем соотношении компонентов, мас. ч:

полилактид 50-60
дихлорметан 100-120
модифицированный лигнин 15-20
модифицированный наполнитель 8-12
антипирен 1-2
антиокседант 1-2
смазка 0,5-0,8
стабилизатор 0,3-0,5
технологическая добавка 0,1-0,2

Полилактид растворяют в дихлорметане, затем к раствору добавляют модифицированный лигнин и перемешивают в течение 4 часов с последующим диспергированием, затем помещают его в вакуумную сушильную камеру при 40°С с целью получения древесно-пластикового базового компонента, затем древесно-пластиковый базовый компонент смешивают с модифицированным наполнителем, антипиреном, антиокседантом, смазкой, стабилизатором и технологической добавкой в высокоскоростном смесителе при 150°С. Полученную смесь отправляют в горячий пресс при температуре 180°С, выдерживают 20 мин., а затем охлаждают, см. CN Заявка 201910209060, МПК С08Н 7/00 (2011.01), C08K 13/06 (2011.01), C08K 3/04 (2011.01), C08K 3/32 (2011.01), C08K 3/34 (2011.01), C08K 5/5313 (2011.01), C08K 9/04 (2011.01), C08L 67/04 (2011.01), C08L 97/00 (2011.01), 2019.

Недостатком известного способа получения биоразлагаемой полимерной композиции является сложность технологического процесса.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения биоразлагаемой полимерной композиции, включающей смешение полилактида с древесно-измельченным наполнителем, в качестве древесного наполнителя используют порошок соломы с размером частиц 80-120 мм. Предварительно порошок соломы сушат в сушильном шкафу при температуре 75-85°С в течение 3,5-4,5 часов, затем просушенный порошок замачивают в растворе силанового связующего агента с концентрацией 3-7% с последующей его сушкой при 80°С в течение 2 часов, а затем при 100°С.

Готовят базовое сырье - компонент А путем смешения полилактида с эластомером и компатибилизатором при температуре 80°С при соотношении компонентов мас. ч.:

полилактид 50
эластомер 20-30
компатибилизатор 0-9

Затем готовят компонент В путем смешения соломенного порошка, пластификатора, пенообразователя и смазки при температуре 80°С и соотношении компонентов мас. ч.:

соломенный порошок 13-33
пластификатор 3
пенообразователь 0,5-1,5
смазка 7

Полученный компонент В смешивают с компонентом А, затем полученную биоразлагаемую полимерную композицию экструдируют через двухшнековый экструдер при температуре 140-150°С с целью получения ее в виде гранул, затем, полученные гранулы формуют при 170-190°С при давлении 6-8 МПа, см. CN Заявка 201810493331, МПК C08L 67/04 (2011.01), C08L 97/02 (2011.01), 2018.

Недостатком указанного способа получения биоразлагаемой полимерной композиции является сложность технологического процесса, а также недостаточно высокие показатели прочности композита на ее основе.

Технической проблемой является упрощение способа получения биоразлагаемой полимерной композиции, а также повышение прочностных показателей композита на ее основе.

Техническая проблема решается способом получения биоразлагаемой полимерной композиции, включающий смешение полилактида с древесно-измельченным наполнителем, согласно изобретению в качестве древесного наполнителя используют древесную муку с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанную при температуре 200-240°С в среде инертного газа, а затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 мин. при интенсивности обработки 30-180 Дж/см2, смешение полилактида с древесно-измельченным наполнителем ведут при температуре 180°С, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 50
указанный древесный наполнитель 50

Решение технической задачи позволяет упростить способ получения биоразлагаемой полимерной композиции, а также повысить предел прочности композита на основе биоразлагаемой полимерной композиции на растяжение в 1,5 раза, предел прочности на изгиб в 4 раза.

Полилактид (ПЛА, PLA) представляет собой биоразлагаемый, алифатический полиэфир, который является термопластичным. Мономером полилактида является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Полилактид для удобства используют в виде гранул.

Для получения биоразлагаемой полимерной композиции предварительно отфракционированный наполнитель, в качестве которого используют древесные частицы с размером 0,1-0,25 мм, предварительно обрабатывают при температуре 200-240°С в среде инертного газа, затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 мин. при интенсивности обработки 30-180 Дж/см2. Биоразлагаемую полимерную композицию получают путем смешения полилактида с древесно-измельченным наполнителем при температуре 180°С, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 50
указанный древесный наполнитель 50

Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения. Пример 1.

Берут полилактид и древесный наполнитель в виде древесной муки с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанную при температуре 200°С в среде инертного газа, затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 минут при интенсивности 30 Дж/см2, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 50
указанный древесный наполнитель 50

Указанные компоненты смешивают в экструдере при температуре 180°С.

Пример 2.

Берут полилактид и древесный наполнитель в виде древесной муки с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанную при температуре 200°С в среде инертного газа, затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 минут при интенсивности 180 Дж/см2, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 50
указанный древесный наполнитель 50

Указанные компоненты смешивают в экструдере при температуре 180°С.

Пример 3.

Берут полилактид и древесный наполнитель в виде древесной муки с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанную при температуре 240°С в среде инертного газа, затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 минут при интенсивности 30 Дж/см2, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 50
указанный древесный наполнитель 50

Пример 4.

Берут полилактид и древесный наполнитель в виде древесной муки с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанную при температуре 240°С в среде инертного газа, затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 минут при интенсивности 180 Дж/см2, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 50
указанный древесный наполнитель 50

Указанные компоненты смешивают в экструдере при температуре 180°С.

Для проведения испытаний были изготовлены образцы композитов на основе биоразлагаемой полимерной композиции по примерам 1-4 в соответствии с ГОСТ 33693.

Испытание на предел прочности на растяжение проводилось с помощью разрывной машины JLTTC LDS-5L. Скорость перемещения подвижного захвата составляла 50 мм/мин.

Испытание композитов на предел прочности на изгиб проводилось с помощью универсальной разрывной машины ZwickZ010. Скорость испытания составляла 2 мм/мин.

Для определения ударной вязкости композитов использовался маятниковый копер GT- 7045-MDL с энергией удара 5,5 J, скоростью маятника 3,46 м/с и углом падения 150°.

Определение показателя текучести расплавов композитов проводилось по ГОСТ 11645-73 «Пластмассы. Метод определения текучести расплава термопластов» на экструзионном пластометре GT - 7100 - MIB.

Были проведены исследования водопоглощения биоразлагаемой полимерной композиции по заявляемому объекту и прототипу. В результате сравнения полученных данных было выявлено, что водопоглощение биоразлагаемой полимерной композиции полученной по заявляемому способу ниже в 1,5-2,5 раза*.

Данные по составу биоразлагаемой полимерной композиции, полученной по заявляемому объекту и прототипу, свойства биоразлагаемой полимерной композиции, свойства компаунда на основе биоразлагаемой полимерной композиции по заявляемому объекту и прототипу приведены в таблице 1.

Как видно из примеров конкретного выполнения, способ получения биоразлагаемой полимерной композиции прост, предел прочности на растяжение композита на основе биоразлагаемой полимерной композиции по заявляемому объекту выше в 1,5 раза, предел прочности на изгиб выше в 4 раза по сравнению с прототипом.

Биоразлагаемая полимерная композиция обладает ударной вязкостью на уровне прототипа. Водопоглощение биоразлагаемой полимерной композиции меньше по сравнению с прототипом в 1,5-2,5 раза.

Кроме того, биоразлагаемая полимерная композиция обладает высокой скоростью течения расплава, что улучшает технологичность композиции.

Использование при получении заявляемой композиции дешевого древесного наполнителя в количестве 50 мас. %, позволяет сэкономить дорогой полимер - полилактид.

Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции, включающий смешение полилактида с древесно-измельченным наполнителем, отличающийся тем, что в качестве древесного наполнителя используют древесную муку с размером частиц 0,1-0,25 мм, обработанную при температуре 200-240°С в среде инертного газа, а затем ультрафиолетовым облучением в течение 30 мин при интенсивности обработки 30-180 Дж/см2, смешение полилактида с древесно-измельченным наполнителем ведут при температуре 180°С, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 50
указанный древесный наполнитель 50



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения однослойных или многослойных лигноцеллюлозных материалов. Способ включает получение смеси М1, при необходимости одной или нескольких смесей М2, насыпку смесей М1 и М2 для образования ковра, при необходимости предварительное уплотнение ковра и горячее прессование.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Способ включает, по меньшей мере, одну стадию (2a,2b) обработки, на которой материал (1) на основе древесины обрабатывают по меньшей мере посредством физической обработки, химической обработки и/или физико-химической обработки и на которой материал (1) на основе древесины обрабатывают по меньшей мере посредством гидролиза и парового взрыва, и, по меньшей мере, одну стадию (6) жидкость-твердофазного разделения после ферментативного гидролиза (4), на которую подают материал (5) на основе лигнина и на которой разделяют фракцию (7) лигнина и фракцию (8), содержащую растворимые углеводы.

Изобретение относится к изготовлению древесных композиционных материалов, таких как древесноволокнистые материалы, древесностружечные плиты, фанера. Способ включает получение термически отверждаемой смолы поликонденсацией фенольного соединения и/или образующего аминопласт соединения с 5-гидроксиметилфурфуролом (HMF).
Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению клея на водной основе, используемого для изготовления материала на древесной основе. Водная связующая композиция содержит в расчете на 100 частей по массе общего количества компонентов (А)–(С): от 20 до 95 частей по массе (A) сахарида, где указанный сахарид включает невосстанавливающийся сахарид, от 1 до 50 частей по массе (B) фосфата и от 0,5 до 50 частей по массе (C) по меньшей мере одного нейтрализующего вещества, выбранного из аммиака и аминосоединения, содержащего по меньшей мере одну гидроксильную группу.

Изобретение относится к составам и технологиям изготовления композиционных древесных материалов, а также огнезащищенных древесно-стружечных плит на их основе, а именно к модификатору связующего для изготовления древесных плит, содержащему смесь гидроксида алюминия размерностью частиц 0,5-10 мкм, мелкодисперсного оксида кремния размерностью частиц 0,2-2,0 мкм и силоксана, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: гидроксид алюминия 60-80, оксид кремния 19,0-39,5, силоксан 0,5-1,0, или смесь гидроксида алюминия размерностью частиц 0,5-2,0 мкм, оксигидроксида алюминия размерностью частиц 0,5-2,0 мкм, оксида алюминия α-фазы размерностью частиц 0,5-2,0 мкм, мелкодисперсного оксида кремния размерностью частиц 0,2-2,0 мкм и силоксана, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: гидроксид алюминия 20-30, оксигидроксид алюминия 30-60, оксид алюминия α-фазы 15-35, мелкодисперсный оксид кремния 4,0-19,2, силоксан 0,5-1,0.

Изобретение относится к области деревообрабатывающей промышленности. Описан способ формирования древесного волокна, включающий разрушение ацетилированной древесины для получения волокна из ацетилированной древесины, имеющего влагосодержание от приблизительно 5 мас.

Волокно модифицированной древесины, обработанной ангидридом уксусной кислоты, пригодное для изготовления древесных продуктов, которое имеет влагосодержание от приблизительно 5 до приблизительно 8,5 мас.%. 2 н.

Изобретение относится к линейным конструкциям верхнего строения рельсовых путей и применяется на магистральных железнодорожных линиях. Комплексный способ получения композиционных шпал путем переработки древесных и полимерных отходов включает смешение наполнителя и связующего и формование композиционной смеси.

Изобретение относится к полиамидной композиции, пригодной для получения изделий, обладающих повышенной химической стойкостью. Полиамидная композиция содержит: (а) по меньшей мере одну полиамидную смесь, образованную (i) по меньшей мере одним полиамидом 6,6, количество концевых аминогрупп (AEG) которого больше количества концевых карбоксильных групп (CEG), и (ii) по меньшей мере одним длинноцепочечным полиамидом, представляющим собой полиамид 6,10, (b) по меньшей мере один армирующий наполнитель, (с) по меньшей мере один термостабилизатор, (d) стеарат алюминия и необязательно (е) по меньшей мере одну добавку.

Изобретение относится к технологии получения высоконаполненных огнестойких древесно-полимерных композиционных (ДПК) материалов, используемых в строительстве, мебельной промышленности, машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает сушку компонентов композита, их смешение и термоформование путем экструзии в экструзионной установке типа Co-Kneader при температуре переработки от 120°С до 150°С со скоростью вращения шнека от 350 до 450 об/мин и последующей грануляции.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству композиционных материалов из измельченного древесного сырья. Выполняют сушку и измельчение коры березы, отделение пробкового слоя от общей массы коры и его сушку, формирование смеси композита в виде ковра из бересты и связующего, горячее прессование.
Наркология
Наверх