САМОРАЗРУШАЮЩАЯСЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИОЛЕФИНА Российский патент 2012 года по МПК C08L23/02 C08L67/04 C08L61/02 C08L73/00 C08J5/18 

Настоящее изобретение относится к композиционным пластикам, которые саморазрушаются под влиянием солнечной радиации, кислорода воздуха, атмосферной влаги и далее утилизируются микроорганизмами почвы по окончании срока их эксплуатации.

Предлагаемая полимерная композиция является одним из путей решения проблемы утилизации твердых отходов, большую долю которых в настоящее время составляют полимерные упаковочные материалы.

Известны полимерные композиции на основе синтетических термопластичных водонерастворимых полимерных материалов и деетруктированного крахмала в качестве биодеструктирующей добавки. Содержание последнего в композиции не менее 50 мас.ч. [RU 2026321, МПК C08L 3/02; 23/04; 25/04, 10.01.1995].

Могут применяться более сложные композиции, содержащие кроме термопласта и крахмала другие низкомолекулярные добавки, например глицерин [RU 2073037, МПК C08L 23/08; 3/02, 10.02.1997].

Недостатками известных композиций являются низкая технологичность (за счет предварительной обработки и модификации крахмала) и низкие физико-механические показатели (в результате сорбции атмосферной влаги крахмалом за время хранения и эксплуатации). Это накладывает значительные ограничения на применение композиций, а также на сроки и условия хранения и эксплуатации продукции.

Известна также полимерная композиция [US 5135966 А, МПК C08F, НКИ 523/126, 04.08.1992], включающая полипропилен или сополимер полипропилена с α-олефином, сополимер полигидроксибутирата/гидроксивалериата (ПГБ/ГВ), стеарат железа или церия и стабилизатор для ПП - Этанокс. Содержание ПГБ/ГВ в композиции варьируется 20-65 мас.ч.

Недостатком данной композиции является наличие добавки стеарата железа (церия), которая представляет собой экологически опасный компонент.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является полимерная композиция, включающая полиэтилен и полигидроксибутират в соотношениях: 98:2; 96:4; 92:8; 84:16; 68:32 мас.% [Ольхов А.А. / Дисс. канд. техн. наук «Экологически безопасные саморазрушающиеся композиционные пленки на основе полиэтилена и полигидроксибутирата» по специальности 05.17.06. Москва, МИТХТ, 2001. 129 с.].

Недостатком данных композиционных материалов является относительно длительный период саморазрушения в окружающей среде.

Техническим результатом изобретения является повышение биодеструктирующей способности полимерной композиции.

Данный технический результат достигается тем, что полимерная композиция на основе полиолефина содержит фоторазрушающий полимерный наполнитель (со)полимер кетонового ряда (ПКЕ), а именно поликетон класса алифатических или ароматических поликетонов (напр., сополимеры этилена и окиси углерода, полиметилвинилкетон, полиметилизопропенилкетон, поливинилфенилкетон, поливинилбензофенон) [Б.Рэнби, Я.Рабек. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров. - М.: Мир, 1978, 676 с.], а в качестве биоразрушающего полимерного наполнителя содержит полигидроксибутират (ПГБ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиолефин 68-82 Полигидроксибутират 8-32 (Со)полимер кетонового ряда 5-10

Примеры реализации данного изобретения

Пример 1. Берут 82 мас.% полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), 10 мас.% сополимер этилена и окиси углерода (СПЭО) и 8 мас.% ПГБ. Готовят композицию на смесителе закрытого типа при 120-125°C. Затем смесь измельчают. Полученную композицию экструдируют в пленку при температурах и временах экструзии, соответствующих условиям термостабильности расплава композиций в цилиндре и формующей части головки экструдера. Испытания пленочных материалов проводили на типовом оборудовании с применением ГОСТов: 14236-81, 11262-80, 11645-73, 9.707-81.

Физико-механические характеристики (ГОСТы: 14236-81, 11262-80, 11645-73) и биодеструктирующие свойства (ГОСТ 9.707-81) полученных образцов приведены в таблице 1.

Примеры 2-5. Композиции готовили аналогично примеру 1, а их состав и свойства приведены в таблице 1.

Для исследований готовили образцы в виде пластин толщиной 40-50 мкм и размером 12×5 см. Климатические испытания проводили с помощью установки Xenotest 150S ("Atlas", USA). Испытания проводили при температуре 35°C и периодическом увлажнении. Сухой период составлял 1,5 ч, период дождевания - 0,5 ч. Облучение образцов вели непрерывно с помощью ксеноновой лампы, моделирующей солнечный свет, в режиме "день-ночь".

Таблица 1 Физико-механические характеристики и биодеструктирующие свойства композиционных пленок на основе полиолефин/ПГБ № Состав смеси, мас.%. Потеря прочности при растяжении после выдержки в камере искусственной погоды в теч. 400 ч, % Биоповреждаемость пленок после экспозиции в камере искусственной погоды в теч. 600 ч, баллы* 1. ПЭНП-ПГБ-СПЭО 82-8-10 85 5 2. ПЭВП-ПГБ-ПМВК 82-8-10 80 5 3. ПП-ПГБ-ПМИПК 82-8-10 96 5 4. СКЭП-ПГБ-ПВФК 82-8-10 75 4 5. ПЭНП-ПГБ 92-8 (прототип) 50 4 * - пятибалльная оценка биоповреждения материалов по ГОСТ 9.707-81. Примечание: ПЭВП - полиэтилен высокой плотности, ПП - полипропилен, СКЭП - сополимер этиленпропиленовый, СПЭО - сополимер этилена и окиси углерода, ПМВК - полиметилвинилкетон, ПМИПК - полиметилизопропилкетон, ПВФК - поливинилфенилкетон.

Анализ данных таблицы показывает, что предложенные композиции имеют более высокие показатели биодеструкции, чем в прототипе.

Добавка (со)полимер кетонового ряда, а именно поликетонов класса алифатических или ароматических поликетонов, ускоряет фото- и биодеградацию пленочных материалов на основе полиолефинов. Содержание ПГБ находится в пределах 8-16 мас.ч., ПКЕ в пределах 5-12 мас.ч., что дает возможность регулировать сроки саморазрушения пленок и тем самым значительно расширяет область их применения в качестве материалов для упаковочных целей, сельского хозяйства, медицины и др.

Изобретение относится к саморазрушающейся полимерной композиции, которая предназначена для получения деструктирующих под воздействием факторов окружающей среды материалов и изделий. Композиция содержит 68-82 мас.% полиолефина, 8-32 мас.% полигидроксибутирата и 5-10 мас.% (со)полимера кетонового ряда. Предлагаемая композиция обладают достаточной технологичностью, нетоксичностью для организма, экологической безопасностью и высокой биодеструктирующей способностью в условиях окружающей среды. 1 табл., 5 пр.

Саморазрушающаяся полимерная композиция на основе полиолефина, включающая биоразрушающий полимерный наполнитель полигидроксибутират, отличающаяся тем, что содержит (со)полимер кетонового ряда при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиолефин 68-82 Полигидроксибутират 8-32 (Со)полимер кетонового ряда 5-10