Биоразлагаемый функциональный материал сельскохозяйственного назначения
Владельцы патента RU 2786367:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова" (RU)
Изобретение относится к области биодеградируемых полимерных материалов. Предложен биоразлагаемый композиционный материал на основе полилактида с добавлением полигидроксибутирата и натурального каучука, предназначенный для применения в качестве укрывного материала в виде пленок и полимерной основы для мульчирующих материалов. Технический результат – расширение спектра биоразлагаемых композитов, предназначенных для применения в качестве основы для выращивания растений. 4 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области биодеградируемых полимерных материалов и к их применению в сельскохозяйственных технологиях и может быть использовано для выращивания растений в условиях открытого и закрытого грунта, в личных подсобных хозяйствах, при проведении исследований в области биотехнологии и селекции растений, а также как полимерная основа мульчирующего материала. Данный композит позволяет создавать формованные, пленочные и волокнистые нетканые материалы путем электроформования.
Известна биоразлагаемая полимерная композиция, пригодная для получения биоразлагаемых пластических продуктов, которая включает смесь (I) полимера, выбранного из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, (II) целлюлозы, (III) нитрата аммония, (IV) питательных компонентов, выбранных из сине-зеленых водорослей и/или дрожжей, и (V) воды, причем количество полимера варьируется от 90 до 99% по весу от композиции, количество используемой целлюлозы составляет от 0,35 до 3,50% по весу от композиции, количество применяемого нитрата аммония варьируется от 0,15 до 1,50%) по весу от композиции, количество питательных компонентов варьируется от 0,30 до 3,0%) по весу от композиции, а количество используемой воды варьируется от 0,20 до 2,0% по весу от композиции (ПАТЕНТ РФ 2480495 С2). Однако, данная композиция имеет ряд недостатков, а именно не представляется возможным получить из данной композиции пленки, а также нетканые материалы методом электроформования.
Известен полимерный материал, представляющий собой сополимер аллиламида арилалканкарбоновой или арилоксиалканкарбоновой кислот, проявляющих ауксиновую активность, и соли акриловой или метакриловой кислоты щелочного металла или аммиака. Полимерный материал имеет молекулярную массу 5000-500000. Изобретение позволяет пролонгировать действие связанной с полимерной цепью карбоновой кислоты и увеличить диапазон стимулирующих доз и концентраций. (Патент РФ 2515886) Данный материал имеет достаточно ограниченное применение, поскольку в качестве полимерной основы используется сополимер не выпускающийся серийно и имеющий достаточно сложный состав.
Существует биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция, применяемая в производстве пленок и потребительской тары. Композиция включает полиэтилен, биоразлагаемый наполнитель, в качестве которого используют крахмал картофельный, технологические добавки: олигоэпоксиэфир с молекулярной массой 1800-3500 и содержанием эпоксидных групп 2,0-4,0% в наноформе и неионогенные и катионные поверхностно-активные вещества. Полученная композиция обладает хорошими технологическими параметрами, изделия из указанной композиции биологически разрушаются под действием света, влаги и микрофлоры почвы. (ПАТЕНТ РФ 2490289 С1) Приведенная композиция не позволяет получать пленочные и нетканые материалы, что существенно ограничивает спектр их применения.
Существует полимерная композиция для получения на основе светопрозрачных термопластичных полимеров пленочных материалов в качестве покрытий для теплиц. Описывается композиция для получения пленки сельскохозяйственного назначения, включающая термопластичный полимер, добавку и стабилизатор. В качестве добавки композиция содержит α-фазу зеленого цвета карбида кремния в количестве 0,1-2,0 мас. % с размером частиц 0,1-10 мкм, а в качестве термопластичного полимера - полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат, поликарбонат, полиамид, их сополимеры и другие подходящие термопластичные полимеры. Изобретение позволяет получить пленку, обладающую повышенными теплосберегающими свойствами и позволяющую создать в теплице наиболее благоприятный температурный режим. (Патент РФ 2269548). При этом данная композиция не является биодеградируемой, что значительно сужает область применения в сельском хозяйстве.
Также существует полимерная композиция для получения биодеградируемых формовочных изделий из расплава для изготовления формованных или пленочных изделий различного назначения, в том числе пищевого. Полимерная композиция для получения биодеградируемых формовочных изделий из расплава включает полиолефины, биоразлагаемый наполнитель - крахмал и технологическую добавку, представляющую собой белковый фосфатидный концентрат (или фуз) - сопутствующий продукт (Патент РФ 2446191), при этом применение белкового фосфатидного концентрата в заявленной композиции не позволяет получить нетканый волокнистый материал методом электроформования.
Наиболее близким является биоразлагаемый композиционный нетканый материал на основе полилактида. Композиционный волокнистый нетканый материал, содержащий полилактид и натуральный каучук при следующем соотношении компонентов, масс. %: полилактид 85-95, натуральный каучук 5-15. Изобретение позволяет получить эластичный материал, который сохраняет способность к биоразложению и к механическому разрушению под действием развивающейся корневой системы. Предложенное изобретение может быть применено в качестве основы для посева семян и выращивания растений. (Патент РФ 2734883 С1), однако данный материал не дает удовлетворительных результатов по показателям биодеградируемости в зонах со среднегодовой температурой менее 15°С.
Целью настоящего изобретения является получение биоразлагаемой полимерной композиции на основе полилактида с добавлением полигидроксибутирата и натурального каучука и, как следствие, расширение спектра биоразлагаемых композитов, предназначенных для применения в качестве основы для выращивания растений, укрывного материала в виде пленок и полимерной основы для мульчирующих материалов.
Осуществление изобретения (сведения, раскрывающие, как может быть осуществлено изобретение с реализацией указанного заявителем назначения изобретения и с подтверждением возможности достижения технического результата при осуществлении изобретения путем приведения детального описания): Поставленная цель изобретения достигается за счет создания композиционного биоразлагаемого материала с улучшенной эластичностью и ускоренной биоразлагаемостью, содержащего полилактид (75-85% мас.), натуральный каучук (5-15% мас.) и полигидроксибутират (10% мас.), применение которого позволяет повысить биодеградируемость, обеспечивает повышение всхожести семян и биологической продуктивности растений при сохранении физико-механических параметров на достаточном для применения в вышеуказанных целях.
В качестве примера приведены возможные составы предлагаемой полимерной композиции в сравнении с чистым полилактидом.
Таким образом, как следует из представленных данных в табл. 1, 2, 3, 4, предлагаемый композиционный материал позволяет увеличивать такие важные параметры как относительное удлинение при разрыве, характеризующее эластичность, всхожесть семян и показатели развития растений на примере базилика овощного фиолетового.
Биодеградируемый полимерный материал для выращивания растений в условиях открытого и закрытого грунта, в личных подсобных хозяйствах, включающий полилактид (75-85% мас.), натуральный каучук (5-15% мас.), отличающийся тем, что содержит в своем составе полигидроксибутират в количестве 10 % мас., который способствует сокращению срока биоразложения, увеличению деформационных характеристик, повышению всхожести семян и позволяет создавать формованные, пленочные и волокнистые нетканые материалы методом электроформования.
