Биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения
BIODEGRADABLE POLYMER COMPOSITION WITH ANTIMICROBIAL PROPERTIES AND CONTROLLED BIODEGRADATION PERIOD

Изобретение относится к области полимерных композитов, а именно к биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения, и может быть использовано при изготовлении полимерных материалов на основе биополимера для производства различных изделий промышленного, бытового и медицинского назначения, в том числе упаковочных материалов, сельскохозяйственных материалов, товаров домашнего хозяйства и товаров персонального использования с коротким циклом использования.
Известна биоразлагаемая гранулированная полиолефиновая композиция и способ ее получения, содержащая термостабилизатор и крахмал (см. патент РФ №2352597, МПК C08L 23/02, 20.04.2009).
Однако известная биоразлагаемая гранулированная полиолефиновая композиция при своем использовании имеет следующие недостатки:
- недостаточно обеспечивает необходимые и стойкие бактерицидные свойства и антимикробное воздействие в отношении отрицательной микрофлоры;
- недостаточные функциональные качества при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи;
- не обеспечивает после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации;
- недостаточно обеспечивает сохранность сухих пищевых продуктов в процессе их хранения.
Известна полимерная композиция для получения биодеградируемых формованных изделий из расплава на основе полиэтилена, содержащая биоразлагаемый наполнитель (см. патент РФ №2408621, МПК C08L 23/06, 10.01.2008).
Однако известная полимерная композиция для получения биодеградируемых формованных изделий из расплава на основе полиэтилена при своем использовании имеет следующие недостатки:
- недостаточно обеспечивает необходимые и стойкие бактерицидные свойства и антимикробное действие в отношении отрицательной микрофлоры;
- недостаточные функциональные качества при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи;
- не обеспечивает после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации;
- недостаточно обеспечивает сохранность сухих пищевых продуктов в процессе их хранения.
Известна принятая нами в качестве ближайшего аналога пластмасса, обладающая бактерицидными и ароматическими свойствами и содержащая в своем составе полимер и экстракт растений (см. патент РФ №2232173, МПК C08L 23/06, 10.07.2004).
Однако известная композиция при своем использовании имеет следующие недостатки:
- не обладает регулируемой способностью к биодеградации, то есть способностью к биологическому разложению через определенное время после утилизации,
- не обеспечивает достаточные функциональные качества при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи;
- не обеспечивает после практического использования регулируемую способность к биодеградации при утилизации;
- недостаточно обеспечивает сохранность сухих пищевых продуктов в процессе их хранения.
Задачей изобретения является создание биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения.
Техническим результатом является обеспечение регулируемой способности к биодеградации, то есть способности к биологическому разложению через определенное время после утилизации, обеспечение достаточных функциональных качеств при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с одновременным обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи, обеспечение необходимой и достаточной противомикробной и противодрожжевой активности полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала, надежное обеспечение сохранности пищевых продуктов в процессе их хранения.
36
60
3
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложена биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения, характеризующаяся тем, что содержит в качестве биополимера полибутиленадипаттерефталат, в качестве экстракта растений – экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) СНО не менее 80 мас.%, содержит полимолочную кислоту, а также крахмал, содержащий 20 мас.% глицерина в качестве пластифицирующей добавки, при следующем содержании компонентов, мас.%:
экстракт коры березы
0,5-5,0
полимолочная кислота
2,5-5,0
крахмал с глицерином
5-20
полибутиленадипаттерефталат
остальное до 100%
При этом используют любые марки полибутиленадипаттерефталата. При этом используют экстракт коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащий лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту. При этом используют любые марки полимолочной кислоты. При этом используют крахмал, содержащий 20 мас.% глицерина. При этом в качестве крахмала используют кукурузный, или картофельный, или соевый крахмал с влажностью не более 5%.
Среди признаков, характеризующих предложенную биодеградируемую полимерную композицию с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения, существенными являются:
- содержание в качестве биополимера полибутиленадипаттерефталата,
36
60
3
- использование в качестве экстракта растений экстракта коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) СНО не менее 80 мас.%,
- содержание полимолочной кислоты,
- содержание крахмала от 5 до 20 мас.% с глицерином 20 мас.% в качестве пластифицирующей добавки,
- следующее количественное содержание компонентов, мас.%:
экстракт коры березы
0,5-5,0
полимолочная кислота
2,5-5,0
крахмал с глицерином
5-20
полибутиленадипаттерефталат
остальное до 100%,
- использование любых марок полибутиленадипаттерефталата,
- использование экстракта коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащего лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту,
- использование любых марок полимолочной кислоты,
- использование крахмала, содержащего 20 мас.% пластифицирующей добавки,
- использование в качестве крахмала кукурузного, или картофельного, или соевого крахмала с влажностью не более 5%.
Экспериментальные исследования и практическое использование предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения показали ее высокую эффективность. Было установлено, что с использованием всех существенных признаков предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения достигнуто обеспечение регулируемой способности к биодеградации при разложении биодеградируемой полимерной композиции в срок от 6 месяцев до 3 лет после утилизации с обеспечением выраженного падения относительного удлинения материала при растяжении на 28-74% через 4 месяца после утилизации, обеспечено достижение заданных функциональных качеств при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с одновременным обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи, достижение прочностных характеристик при растяжении до 17,0-26,3 МПа, обеспечена необходимая и достаточная противомикробная и противодрожжевая активность полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала с достижением увеличения срока длительности хранения на 14-26%, надежное обеспечение сохранности пищевых продуктов в процессе их хранения.
Реализация предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения иллюстрируется следующими результатами экспериментальных исследований и практического использования в представленной таблице №1, содержащей в том числе результаты испытаний композиций без добавок для сравнения с предложенными вариантами композиций.
Технология изготовления изделий из предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя стандартное экструзионное оборудование для получения пленок и листов.
Предложенная биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения рекомендуется для изготовления различного вида пленки и листов для упаковки пищевых продуктов, изготовления фасовочных пакетов, мешков, пакетов-майки, а также сельскохозяйственных пленок для мульчирования.
ПБАТ – полибутиленадипаттерефталат
Пластифицирующая добавка – глицерин