Биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция
BIODEGRADABLE HIGHLY-FILLED THERMOPLASTIC COMPOSITION

Изобретение относится к получению пластмасс на основе полиэтилена, применяемых в производстве пленок, потребительской тары, посуды, изделий хозяйственного назначения, эксплуатируемых как в контакте с продуктами питания, так и в технических целях. В тяжелой экологической ситуации использование биологически разрушаемых полимерных материалов для получения изделий массового потребления является основным направлением сокращения количества твердого мусора, так как будет обеспечивать их быстрое разложение под действием климатических факторов и микроорганизмов.
Одним из возможных направлений получения биологически разрушаемых материалов является модификация традиционных полимеров. Сочетание синтетического полимера с природным активным наполнителем может придавать материалу новый набор свойств. Такие материалы представляют собой наполненные системы, где в качестве активного наполнителя используется крахмал. Наиболее важным качеством этих композиций является их способность к деструкции под действием природных факторов окружающей среды: света, тепла, микроорганизмов.
Известен биологически разрушаемый упаковочный материал на основе крахмала (Франция, 2691467, Кл. 5 C08J 5/18, B65D 1/10, 65/46, C08L 3/20). В последнее время появилось значительное количество патентов и научных публикаций, содержащих информацию об использовании крахмалов в качестве наполнителей для придания полимерным композициям биологической разрушаемости (патент США 5248702, C08J 9/12, опубл. т. 1154, №4; патент США 5298267, C08J 9/02, 9/12, опубл. 03.05.2004, т. 1150, №1; патент RU 2095379, опубл. 30.06.98; патент RU 2180670, опубл. 06.01.2000; патент RU 2174132, опубл. 23.06.2000; патент 1338405 ЕПВ, МЛК В29С 67/24, C08J 5/06, опубл. 27.08.2003; патент США 6054510, МПК7 C08L 63/00, опубл. 25.04.2000, патент RU 2363711 C08L 23/06, 97/02, 3/00, C08J 1 1/04). Фирмой Archer Daniels Midland, США, разработан концентрат марки Poly Clean на основе полиэтилена для получения биоразлагаемых пленок. Концентрат содержит 40% крахмала и окисляемую добавку, количество крахмала в конечном продукте равно 5-6%.
Недостатком такой композиции является то, что биологическому разрушению в ней подвергается только крахмальная составляющая.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является композиция по патенту РФ №2418014: Полиэтилен 63,5-86,4 масс. % Сополимер этилена и винилацетата 3,0-5,0 масс. % Поверхностно-активное вещество 0,1-0,5 масс. %, крахмал 10,0-30,0 масс. % и шунгит 0,5-1,0 масс. %.
Недостатком такой композиции является то, что биологическому разрушению в ней подвергается только крахмальная составляющая и длительный период биологического разрушения, а именно не менее 2-х лет.
Задача изобретения - создание высоконаполненной термопластичной композиции с использованием биоразлагающего наполнителя d2w и ускоряющего биоразложение с 2-х лет до одного года оксида магния в наноформе, изделия из которой разрушаются под действием света, влаги и микрофлоры почвы.
Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение срока биоразложения с 2-х лет до одного года.
Это достигается тем, что биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция, согласно изобретению, содержит: полиэтилен, биоразлагающий наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве технологических добавок дополнительно используют добавку биоразлагающего наполнителя d2w и оксид магния в наноформе при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Sabic 318 В (Полиэтилен низкой плотности, не содержит скользящей добавки и антиблока, содержит антиоксидант. Марка обладает хорошей прочностью расплава и хорошим растяжением в процессе получения пленки. Пленки, изготовленные из данной марки, характеризуются хорошей прочностью и хорошими термоусадочыми свойствами в двух направлениях).
62-66
Exceed 3518СВ (смолы продукты™ ПДВ используются для разработки широкого спектра Co-прессованных фильмовых структур, обеспечивающих непревзойденную производительность пленки для требовательных сфер применения. Превышать 3518СВ™ не рекомендуется).
5,1-7
ПВД 15813-020 (Полиэтилен высокого давления низкой плотности, получаемый полимеризацией этилена при высоком давлении в трубчатых реакторах и реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа).
3,2-6
Суперконцентрат белый СКГП-004. Белые суперконцентраты изготавливаются на основе полимеров и имеют большое количество диоксида титана TiO<sub>2</sub> (белого пигмента).
3,2-6
Клей INDOPOL Полиизобутилен
0,99-1,2
Биоразлагающий компонент продеградант d2w (относят к классу оксо-биоразлагаемых, поскольку их разрушение происходит в два этапа: 1) окисление и 2) биоразложение).
1,5-2
Оксид магния в наноформе MgO
0,01-0,1
Гранулят вторичный
Остальное
Изделия, полученные из этой композиции, биологически разлагаются в течение не более 1 года.
Механизм разложения с помощью добавки d2w следующий: сначала происходит процесс окисления, вызванный воздействием света, тепла и механических нагрузок; затем - процесс биоразложения полимера микроорганизмами. Рассмотрим механизм действия добавки d2w более подробно. Полиолефины, которые подверглись окислительной деструкции, представляют собой молекулы с уменьшенной молекулярной массой и гидрофильными поверхностями. Уменьшение молекулярной массы полиолефина от 300000 до 40000 вместе с проникновением кислорода, который содержит функциональные группы (радикалы), ведет к биоразложению. Присутствующие в добавке соли переходных металлов (кобальта, железа, марганца, меди, цинка, церия, никеля) создают свободные радикалы, которые, в свою очередь, ведут к появлению гидро- и пероксидов в форме альдегидов, кетонов, эфиров, спиртов и карбоновых кислот. Именно эти продукты затем и подвергаются биоразложению. Многочисленные бактериальные клетки и грибковые споры колонизируются на участках разлома и по всей толщине пленки.
Как оказалось, присутствие 0,01-0,1 масс. % оксида магния в наноформе за счет увеличения количества переходного металла в такой форме способствует уменьшению срока биоразложения с 2 лет до одного года.
Во избежание увеличения срока биоразложения изделий из заявляемой композиции не рекомендуется их брать больше или меньше пределов, указанных в формуле и примерах.
Пример 1. Биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция для изделий, содержащая полиэтилен, биоразлагающий наполнитель в качестве технологических добавок дополнительно используют добавку в качестве биоразлагающего наполнителя d2w и оксид магния в наноформе при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Sabic 318 B
62
Exceed 3518СВ
5,1
ПВД 15813-020
3,2
Суперконцентрат белый СКГП-004
3,2
Клей INDOPOL
0,99
Биоразлагающий компонент про-деградант d2w
1,5
Оксид магния в наноформе
0,01
Гранулят вторичный
Остальное
Изделия, полученные из этой композиции, биологически разлагаются в течение не более 1 года.
Пример 2. Биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция для изделий, содержащая полиэтилен, биоразлагающий наполнитель в качестве технологических добавок, дополнительно используют добавку в качестве биоразлагающего наполнителя d2w и оксид магния в наноформе при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Sabic 318 B
66
Exceed 3518СВ
7
ПВД 15813-020
6
Суперконцентрат белый СКГП-004
6
Клей INDOPOL
1,2
Биоразлагающий компонент про-деградант d2w
2
Оксид магния в наноформе
0,1
Гранулят вторичный
Остальное
Изделия, полученные из этой композиции, биологически разлагаются в течение не более 1 года.
Пример 3. Биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция для изделий, содержащая полиэтилен, биоразлагающий наполнитель в качестве технологических добавок дополнительно используют добавку в качестве биоразлагающего наполнителя d2w и оксид магния в наноформе при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Sabic 318 B
64
Exceed 3518СВ
6
ПВД 15813-020
4
Суперконцентрат белый СКГП-004
4
Клей INDOPOL
1,1
Биоразлагающий компонент про-деградант d2w
1,75
Оксид магния в наноформе
0,05
Гранулят вторичный
Остальное
Изделия, полученные из этой композиции, биологически разлагаются в течение не более 1 года.