НОВАЯ БИОРАЗЛАГАЕМАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ПРИГОДНАЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМОГО ПЛАСТИКА, И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКАЗАННОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2013 года по МПК C08L23/02 C08L23/04 C08L23/10 C08L25/06 C08L27/06 C08L101/16 C08J3/22 C08L3/20 

Изобретение относится к новой биоразлагаемой добавке полимерной композиции, пригодной для получения биоразлагаемых пластмассовых продуктов, и способу получения указанной композиции. Более конкретно настоящее изобретение относится к новой биоразлагаемой добавке полимерной композиции, которая пригодна для получения маточной смеси биоразлагаемой композиции, которая, в свою очередь, пригодна для приготовления ассортимента биоразлагаемых полимеров, который применим для производства биоразлагаемых продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка и пластмассы для высокотемпературного формования.

Уровень техники

Биоразлагаемые полимеры стали решением проблемы организации сбора, переработки и вторичного использования мусора или отходов, связанной с пластическими материалами, с 70-х годов. Биоразлагаемый полимер подвергается биологическому разложению при захоронении в почве, не оставляя остатков полимера или прочих токсичных остатков. Биоразложение, или минерализация полимера, определяется по выделению диоксида углерода в результате микробиальной ассимиляции.

Термин «биоразлагаемый» ранее использовался в очень широком смысле. Первоначальные стандарты для определения биоразложения исходили из реальной степени только физического разложения, основываясь на потере прочности на растяжение, обесцвечивании и распаде на компоненты. Для многих продуктов биоразлагаемость декларировалась на основе этих устаревших стандартов, которые не считались вышедшими из употребления, несмотря на такие стандарты, как ISO 14855 и ASTM D 5338. Некоторые материалы, которые со временем всего лишь распадались или рассыпались на мелкие кусочки, были объявлены «биоразлагаемыми», даже хотя в действительности они не являлись биоразлагаемыми в прямом смысле этого слова. «Биоразлагаемый» полимер способен к полной минерализации при захоронении в почве в пределах данного периода времени, не оставляя и следов полимера, в дополнение к полному отсутствию опасного или токсичного остатка, в отличие от разложимого полимера.

На протяжении многих последних лет появилось множество патентов в области биоразлагаемых полимеров/пластиков. И все же ни один из этих патентов не привел к продуктам, которые были бы успешными в завоевании заметной доли общего рынка пластических материалов вследствие разницы между биологической разлагаемостью и разлагаемостью. Предшествующий уровень техники оказался неудачным главным образом в одной или более из этих четырех областей: 1) изделия не обладали достаточной прочностью; 2) изделия имели короткий срок годности при хранении; 3) изделия были слишком дорогостоящими, и/или 4) переработка в полезные изделия была затруднительной и неэкономичной. Причина неудачи чаще всего обусловливалась ценой, так как некоторые продукты, изготовленные из таких биоразлагаемых полимеров, стоили в 5-20 раз дороже, чем имеющиеся на рынке аналогичные продукты, не являющиеся биоразлагаемыми. Еще одним недостатком таких продуктов является то, что они разлагаются при освещении, что вредно сказывается на прочности продукта на растяжение.

Полимеры на основе крахмала и другие продукты после захоронения в почве всего лишь рассыпаются, распадаясь на мелкие, невидимые невооруженным глазом частицы, образуя биомассу, которая может иметь токсические свойства. Они также являются непрочными или слишком хрупкими по природе, и их нужно специально создавать, чтобы достичь характеристик первичного пластика. Еще один недостаток продуктов на основе крахмала состоит в том, что они теряют прочность при обычных условиях хранения вследствие поглощения влаги, что ведет к ослаблению пластика.

Предпринимались многочисленные попытки изготовить разлагаемые в окружающей среде изделия с использованием полимеров. Однако ввиду повышенной стоимости, сложности в производстве и недостаточной устойчивости при хранении в различных областях конечного применения был достигнут ограниченный коммерческий успех. Многие композиции, которые имеют превосходную разлагаемость, проявляют лишь ограниченную обрабатываемость. Наоборот, композиции, которые являются более легко обрабатываемыми, имеют пониженную биологическую разлагаемость.

Для получения разлагаемых в окружающей среде полимеров были предприняты попытки перерабатывать алифатические полимеры, изготовленные из натурального крахмала, на стандартном оборудовании и по существующей технологии, известной в производстве пластмасс. Поскольку натуральный крахмал в общем имеет зернистую структуру, его требуется «деструктурировать» перед тем, как он станет пригодным для обработки в расплаве с образованием тонких нитей. Как было показано, модифицированный крахмал (по отдельности или в качестве основного компонента смеси) имеет плохую растяжимость расплава, что ведет к затруднениям в успешном производстве волокон, пленок, вспененных материалов или тому подобных.

Биоразлагаемость оценивается разнообразными стандартами для испытания способности к образованию компоста, чтобы предоставить пользователям инструкции. Сертификация по стандартизированным методикам испытаний или проверенным нормативам обеспечивает достоверность притязаний в отношении биоразлагаемости продукта и является необходимой для признания полимера как биоразлагаемого. Международные организации, ответственные за подтверждение обоснованности притязаний на биоразлагаемость, сформулировали стандарты и испытательные процедуры, которые являются признанными в международном масштабе.

Международными учреждениями, выдающими сертификат о внутренне присущей биоразлагаемости пластических продуктов, являются следующие:

1) The American Society For Testing Materials (ASTM) (Американское Общество по Испытанию Материалов) в Соединенных Штатах,

2) Японская программа GREENPLA,

3) Европейская сертификация DIN, и

4) European Committee for Standardization (CEN) (Европейский Комитет по Стандартизации).

Вышеупомянутые учреждения/испытания на основании испытаний по инструкциям ASTM на аэробное разложение в соответствии с известным уровнем техники устанавливают сущность изобретения по нормативам приемлемости на международном уровне (стандарты ASTM D 5338 и ASTM 5209) (Американское общество по испытанию материалов); оба Испытания применяются для установления внутренне присущей биоразлагаемости испытуемого биоразлагаемого полимера.

Предшествующий уровень техники

В предшествующем уровне техники крахмал используется в качестве наполнителя/связующего средства, который разлагается при воздействии воды, солнечного света, тепла и почвы. С учетом природного биоразложения крахмала предпринимались многочисленные попытки внедрить его в многообразные полимеры. Крахмал был введен в многокомпонентные полимеры в разнообразных формах, в том числе в качестве наполнителя и связующего средства.

В ответ на потребность в упаковочных материалах, менее вредных для окружающей среды, был разработан ряд новых продуктов, названные «биополимерами», которые, как было показано, разлагаются, будучи выброшенными в окружающую среду. Некоторые из игроков на рынке биоразлагаемых пластических материалов включают хорошо известные химические компании, такие как DuPont, BASF, Cargill-Dow Polymers, Union Carbide, Bayer, Monsanto, Mitsui и Eastman Chemical. Каждая из этих компаний разработала один или более классов или типов «биополимеров». Например, обе фирмы, BASF и Eastman Chemical, разработали биополимеры, известные как «алифатическо-ароматические» сополимеры, продаваемые под торговыми наименованиями ECOFLEX и EASTAR BIO, соответственно. Фирма Bayer разработала сложные полиэфирамиды под торговым наименованием ВАК. Фирма DuPont разработала BIOMAX, модифицированный полиэтилентерефталат (РЕТ). Фирма Cargill-Dow продавала множество биополимеров, основанных на полимолочной кислоте (PLA). Фирма Monsanto разработала класс полимеров, известных как полигидроксиалканоаты (РНА), которые включают полигидроксибутираты (РНВ), полигидроксивалераты (PHV) и полигидроксибутират-гидроксивалератные сополимеры (PHBV). Фирма Union Carbide производит поликапролактон (PCL) под торговым наименованием TONE.

Каждый из вышеуказанных биополимеров имеет уникальные свойства, преимущества и недостатки. Например, такие биополимеры, как BIOMAX, BAK, PHB и PLA, склонны быть прочными, но также являются довольно жесткими или даже хрупкими. Это делает их неподходящими кандидатами, когда желательны гибкие листы или пленки, такие, как применяемые для изготовления оберточных материалов, пакетов и прочих упаковочных материалов, которые требуют хорошей способности изгибаться и складываться. В случае продукта BIOMAX фирма DuPont до сих пор не представила спецификаций или технических условий пригодности такового для производства раздувных пленок, тем самым показывая, что в настоящее время нельзя утверждать, что из продукта BIOMAX и подобных полимеров могут быть получены пленки путем раздувного формования.

Биоразлагаемый полимер фирмы DuPont - BIO-PDO^TM (торговое наименование) - с использованием крахмала из зерновых культур и растений был декларирован как первый полимер биологического происхождения. В общем модифицированные полиэтилентерефталатные (РЕТ) полимеры фирмы DuPont могут быть охарактеризованы как включающие перемежающиеся структурные фрагменты терефталата и алифатического компонента, с алифатической составной частью, включающей статистическое распределение двух или более различных алифатических структурных единиц, производных от двух или более различных диолов, таких как этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, низшие алкандиолы, как разветвленные, так и неразветвленные, и производные вышеупомянутых соединений. Некоторые из алифатических структурных фрагментов также могут быть производными от алифатической двухосновной кислоты, такой как адипиновая кислота. В дополнение часть фениленовых групп внутри повторяющихся терефталатных фрагментов может быть сульфирована и нейтрализована с помощью основания из ряда гидроксидов щелочных металлов или щелочноземельных металлов. Обе алифатических части модифицированного РЕТ-полимера, а также статистически существенное количество сульфированных терефталатных фрагментов, вносят значительный вклад в биоразлагаемость полимера BIOMAX. Некоторые сорта полимеров BIOMAX имеют температуру плавления 200-208°С и температуру стеклования 40-60°С. Полимеры BIOMAX позволяют добавлять алифатические мономеры, которые создают ослабленные зоны в полимерной цепи, делающие полимер BIOMAX разлагаемым водой. Как только влага разрушает полимер на «съедобные» молекулы, микробы могут потреблять материал.

Применение BIOMAX зависит от числа добавляемых алифатических мономеров, которое может достигать трех алифатических мономеров, чтобы определять применение полимера. Как типично для пробелов в предшествующих стандартах, определяющих биоразлагаемость, этот продукт не соответствует стандартам ASTM, хотя BIOMAX фирмы DuPont был заявлен как биоразлагаемый.

Биоразлагаемые полимеры на основе крахмала имеются в продаже от многих производителей, таких как Starchtech.TM. и Novamont.TM. Starchtech.TM. продает серию таких полимеров под торговым наименованием “Re-NEW.TM.”. Novamont.TM. предлагает несколько классов таких полимеров под торговым наименованием “Mater-Bi.TM.”.

В биоразлагаемом полимере фирмы Novamont, патенты PCT/ЕР1992/000959 и PCT/ЕР1992/000320, они используют крахмал, который может происходить из клубней, злаковых зерен или бобов и может представлять собой кукурузный, картофельный, тапиоковый, гороховый или рисовый крахмал. Вышеупомянутые композиции получаются путем экструзии крахмала в смеси с комплексующим термопластическим полимером и, необязательно, с пластификатором, при таких условиях температуры и сдвигового усилия, чтобы сообщить компонентам смеси реологическую совместимость с комплексообразующим агентом.

Другой биоразлагаемый полиэфирный сложный эфирамид Р1 фирмы BASF показан в патенте PCT/EP1996/000458, который получается реакцией смеси, содержащей 20-95 мол.% адипиновой кислоты или ее производных, способных образовывать сложные эфиры, или смесей таковых, и 5-80 мол.% терефталевой кислоты или ее производных, способных образовывать сложные эфиры, или смесей таковых, и (а2) смеси дигидроксильных соединений (а21) от 15 до 99,3 мол.% дигидрооксильного соединения, выбранного из группы, состоящей из С₂-С₆-алкандиолов и С₅-С₁₀-циклоалкандиолов, (а22) от 0,2 до 85 мол.% дигидроксисоединения, содержащего простые эфирные группировки, формулы I, где индекс n составляет 2, 3 или 4, и индекс m представляет собой целое число от 2 до 250, или смесей таковых, и (а23) от 0,5 до 80 мол.% С₂-С₁₂-аминоалканола или С₅-С₁₀-аминоциклоалканола, где молярное отношение (а1) к (а2) составляет от 0,4:1 до 1,5:1, при условии, между прочим, что полиэфирные сложные эфирамиды Р1 имеют молекулярную массу (M_n) в диапазоне от 5000 до 80000 г/моль, и биоразлагаемые полимеры, биоразлагаемые формовки и клеевые средства, полученные из представленных полимеров.

Фирма Bio-Products International в Патентной Заявке США № 5252271 раскрывает материал, основанный на сухой крахмальной композиции.

Фирма Procter & Gamble Co. (P&G) является производителем алифатического сложного полиэфира Nodax, серии полимеров, которые являются биоразлагаемыми в аэробных и анаэробных условиях. Полимеры Nodax производятся микроорганизмами в ходе ферментационного процесса, и пластик выделяют из биомассы (новая клеточная система в компосте наряду с диоксидом углерода, водой и минеральными солями). Начало разложения имеет бактериальную основу, и фирма P&G разрабатывает варианты конечного применения для обеспечения того, что продукт будет высокоэффективным.

В заявке США № 6191203 фирма Monsanto Company представляет биоразлагаемую полимерную смесевую композицию, которая содержит олигомерные сложные эфиры.

Фирма Mitsui Chemicals, Inc. производит тройной сополимер, который включает фрагменты, производные из полилактида, полиглюколида и поликапролактона, которые сконденсированы между собой. Таким образом, этот полимер представляет собой алифатический полимер и может быть охарактеризован как тройной сополимер PLA/PGA/PCL. В продаже имеются три сорта этого полимера, H100J, S100 и Т100. Сорт H100J тройного сополимера PLA/PGA/PCL был проанализирован и проявил температуру стеклования 74°С и температуру плавления 173°С.

Еще один способ получения полимерной пленки на основе молочной кислоты, который включает добавление от 19 до 49 частей по весу полимера на основе молочной кислоты к 1 части по весу маточной смеси из полимерной композиции на основе молочной кислоты, с образованием материала для формования, в котором маточная смесь полимерной композиции на основе молочной кислоты включает 100 частей по весу полимера на основе молочной кислоты и от 0,1 до 40 частей по весу разблокирующего средства, имеющего средний диаметр частиц от 0,007 до 0,05 мкм, и 10 частей по весу или менее диспергирующего средства, и имеет кристалличность от 10 до 60%, и формование формуемого материала в пленку при температуре от 150 до 230°С. Еще один патент фирмы Mitsui представляет способ получения алифатического сложного полиэфира, имеющего среднемассовую молекулярную массу 15000 или более, путем проведения реакции прямой поликонденсации алифатического многоатомного спирта или смешанного алифатического многоатомного спирта с алифатической многоосновной кислотой или смешанной алифатической многоосновной кислотой, или дополнительно гидроксикарбоновой кислотой или смешанной гидроксикарбоновой кислотой, или олигомером гидроксикарбоновой кислоты, в реакционной смеси, содержащей органический растворитель. Алифатический сложный полиэфир, полученный таким образом, содержит предельно малое количество примесей, имеет низкую цветность и может проявлять удовлетворительную прочность, будучи в форме пленок, нитей и прочих фасонных изделий.

Фирма Bayer Corporation производит сложные полиэфирамиды, продаваемые под торговым наименованием ВАК. Сложные полиэфирамиды, производимые фирмой Bayer, получаются из адипиновой кислоты, 1,4-бутандиола и 6-аминокапроновой кислоты. ВАК 1095, сложный полиэфирамид, имеющий среднечисленную молекулярную массу (M_n) 22700 и среднемассовую молекулярную массу (Mw) 69700, который содержит ароматические фрагменты, имеет температуру плавления 125°С. ВАК 2195 имеет температуру плавления 175°С. Хотя температуры стеклования продуктов ВАК 1095 и ВАК 2195 различаются по величине, но поскольку ВАК ведет себя как жесткий полимер в том смысле, что улучшенные свойства могут быть достигнуты смешением ВАК с мягким полимером, авторы изобретения полагают, что температура стеклования полимеров ВАК по существу составляет по меньшей мере около 10°С. Для целей понимания принципа и рамок описания и пунктов формулы изобретения такие сложные полиэфирамиды, как ВАК, а также другие, которые ведут себя подобно ВАК и могут быть использованы как «жесткий» полимер, следует считать имеющими температуру стеклования на уровне по меньшей мере около 10°С.

В Патентной Заявке США № 5292783 показан еще один алифатическо-ароматический сложный полиэфирный сополимер, производимый фирмой Eastman Chemical Company и продаваемый под торговым наименованием EASTAR BIO. Алифатическо-ароматический сложный полиэфирный сополимер, производимый фирмой Eastman, представляет собой нерегулярный сополимер, получаемый из 1,4-бутандиола, адипиновой кислоты и диметилтерефталата (DMT). Один конкретный сорт продукта EASTAR BIO, известный как EASTAR BIO 14766, имеет температуру стеклования -33°С и температуру плавления 112°С. Содержащее фенол соединение присутствует в биоразлагаемом полимере в количестве, достаточном для медленного разложения биоразлагаемого полимера. Изобретение также имеет отношение к способу замедления скорости разложения биоразлагаемого полимера.

Другой композитный материал из предшествующего уровня техники представляет собой нетоксичный биоразлагаемый композитный материал из растительного белка, причем названный композитный материал включает: от 5 до 90 частей по весу соевого белка; и от 90 до 5 частей по весу полилактида, в котором названный композитный материал в целом не превышает 100 частей, и способ получения биоразлагаемого композитного материала из растительного белка, включающий: смесь от 5 до 90 частей по весу растительного белка с количеством от 90 до 5 частей по весу полилактида с образованием смеси; и экструдирование указанной смеси при температуре, достаточной для получения экструдируемой смеси; в котором названный композитный материал в целом не превышает 100 частей.

Механизм, согласно которому разлагаются доступные в настоящее время полимеры, типично включает метаболическое или пищеварительное действие микробов или ферментов, в общем производимых этими микробами, разрушающее молекулярную структуру или катализирующее гидролиз материалов. Преднамеренное помещение разложимых материалов в условия микробиального или пищеварительного действия, такие как компостирование или пластикация, приводят к относительно быстрому разложению. К сожалению, однако, такие материалы конечно же являются чувствительными к микробиальному действию в течение всего своего существования. Изделия, изготовленные из таких биоразлагаемых полимеров, поэтому могут поддерживать рост микробов задолго до того, как они разложатся или будут утилизированы иным образом. Биоразлагаемые материалы зачастую легко поглощают влагу, которая в общем способствует микробиальному росту. Это свойство может составить серьезную проблему для материалов, требующих продолжительного хранения, в особенности если окружающая среда при хранении является влажной или иным образом стимулирующей рост грибков или бактерий, которые могут быть токсичными (например, темнота, плохая вентиляция, грязь и т.д.). Это представляет в особенности серьезную проблему для материалов, которые особенно нетерпимы к размножению микробов, такие как материалы, которые контактируют с едой. Примеры последних включают пластмассовые ножи и столовые приборы, пластмассовую или бумажно-пластмассовую композитную посуду, пластмассовые или бумажно-пластмассовые контейнеры для пищевых продуктов и т.д.

Главным недостатком многих из вышеупомянутых продуктов является то, что они не отвечают стандартам ISO 14855, ASTM D 5338 и ASTM 5209 для сертификации, и они не являются экономически приемлемыми. Полиэтиленовые продукты, применявшиеся по крайней мере 10 лет назад, не полностью разложились и до сих пор остаются в окружающей среде. Согласно стандартам ASTM D 5338 & 14855, все они, помещенные в компост, должны быть в конечном итоге ассимилированы, если они рассматриваются как биоразлагаемые.

Таким образом, остается потребность в технологии, дающей полностью способный к компостированию полимер, который является прочным, не склонным плесневеть или повреждаться вредителями, и может быть изготовлен легко и экономично. Далее есть потребность в разработке надежного способа получения пригодных к компостированию продуктов, которые могут быть использованы для содержания сухого, влажного или запотевшего материала в диапазоне температур.

Цели настоящего изобретения

Основная цель настоящего изобретения заключается в представлении новой биоразлагаемой полимерной композиции, которая главным образом основывается на натуральных, экологически приемлемых продуктах, которая пригодна для получения биоразлагаемых пластических продуктов.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в представлении новой биоразлагаемой полимерной композиции, пригодной для получения биоразлагаемых пластических продуктов, которая полностью удовлетворяет обязательным требованиям биоразлагаемости.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в представлении новой биоразлагаемой полимерной композиции, пригодной для получения биоразлагаемых пластических продуктов, которая имеет преимущество в поддержании жизнедеятельности растений, и поэтому является экологически безопасной.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в представлении новой биоразлагаемой полимерной композиции, пригодной для получения биоразлагаемых пластических продуктов, которая не оставляет никаких токсичных веществ или остаточных тяжелых металлов в почве, не выделяет токсичных газов в атмосферу, тем самым она является безопасной для окружающей среды и животных и также принадлежит к категории продуктов пищевого назначения.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в представлении новой маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции, включающей биоразлагаемую полимерную композицию, которая, в свою очередь, может быть использована для получения биоразлагаемой полимерной композиции, которая пригодна для производства биоразлагаемых продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования и т.д., по очень конкурентоспособным и умеренным ценам.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в представлении новой биоразлагаемой полимерной композиции, включающей маточную смесь биоразлагаемой полимерной композиции, которая, в свою очередь, может быть применена для получения биоразлагаемых продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования и т.д., по очень конкурентоспособным и умеренным ценам.

Еще одной целью настоящего изобретения является способ получения новой биоразлагаемой полимерной композиции, который не требует какого-либо специального оборудования для ее получения.

Еще одной целью настоящего изобретения является способ получения новой биоразлагаемой добавки полимерной композиции, который является простым и экономичным.

Еще одной целью настоящего изобретения является способ получения новой маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции, включающей биоразлагаемую добавку полимерной композиции, которая, в свою очередь, пригодна для получения биоразлагаемой полимерной композиции, которая непосредственно может быть использована для изготовления биоразлагаемых продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования и т.д., по очень конкурентоспособным и умеренным ценам.

Еще одной целью настоящего изобретения является способ получения новой биоразлагаемой полимерной композиции, включающей маточную смесь биоразлагаемой композиции, которая может быть добавлена к ассортименту полимеров для получения биоразлагаемых продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования и т.д., по очень конкурентоспособным и умеренным ценам.

Биоразлагаемые полимерные композиции согласно настоящему изобретению были разработаны на основе реакции нуклеофильного замещения. Карбонильные группы в особенности восприимчивы к нуклеофильному присоединению по карбонильному атому углерода благодаря способности атомов кислорода оттягивать электроны, вплоть до возникновения отрицательного заряда, в дополнение к образованию относительно незатрудненного переходного состояния при преобразовании тригонального реактанта в интермедиаты тетраэдрического строения. Карбонильная группа создает место для нуклеофильной атаки в полимерной цепи и также увеличивает число атомов водорода, связанных с альфа-углеродными атомами. Нуклеофильное замещение происходит с вытеснением азота, вытеснением кислорода и формированием ионов водорода при реакции, происходящей между амидом и водой.

Вышеназванная реакция нуклеофильного замещения происходит, когда стойкий полимер (синтетический полимер) смешивается с агар-агаром и/или дрожжами, целлюлозой, амидами и водой. ОН-группы, присутствующие в целлюлозе, при взаимодействии с ОН-группами в агар-агаре или дрожжах, образуют связи, подобные гликозидным группировкам, в положении С-4. Таким образом, цепь стойкого полимера, которая содержит ряд слабых С-С-связей, С-Н-связей и водородных Н-Н-связей, скрепляется между собой водородными связями между многочисленными соседствующими ОН-группами, присутствующими в целлюлозе. В результате получается ослабленная полимерная цепь, содержащая мономерные структурные фрагменты, делающие ее чувствительной к биологическому разложению.

Наконец, когда ослабленный полимер приходит в контакт с почвой, мономерные структурные фрагменты полимера действуют как питательные компоненты для бактерий, присутствующих в почве. Таким образом, в почве происходит быстрое биоразложение полимера.

Предполагается, что продукты, изготовленные из биоразлагаемой полимерной композиции согласно настоящему изобретению, будучи захороненными в почве, должны преобразовываться в компост в течение периода от 6 до 36 месяцев. Этот вывод относительно преобразования в компост сделан на основе того, что испытания, проведенные авторами настоящего изобретения в лаборатории, показали, что композиция подвергается биологическому разложению в течение периода приблизительно от шести месяцев до тридцати шести месяцев, соответственно стандарту ASTM D 5338, который представляет собой также тест аэробного разложения по методу компостирования.

Сущность изобретения

Соответственно этому настоящее изобретение представляет новую биоразлагаемую добавку полимерной композиции, пригодную для получения биоразлагаемых пластических продуктов, которая включает смесь: (i) полимера, выбранного из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси; (ii) целлюлозы; (iii) амидов; (iv) питательных компонентов, выбранных из сине-зеленых водорослей и/или дрожжей, и (v) воды.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения: (i) количество полимера, выбранного из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, может варьировать в диапазоне от 90 до 99% по весу от композиции, (ii) количество используемой целлюлозы может варьировать в диапазоне от 0,35 до 3,50% по весу от композиции, (iii) количество применяемых амидов может составлять в диапазоне от 0,15 до 1,50% по весу от композиции, (iv) количество употребляемых питательных компонентов, выбранных из сине-зеленых водорослей и/или дрожжей, может варьировать в диапазоне от 0,30 до 3,0% по весу от композиции, и (v) количество применяемой воды может варьировать в диапазоне от 0,20 до 2,0% по весу от композиции.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения применяемый полиэтилен может быть выбран из линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE), полиэтилена низкой плотности (LDPE) и полиэтилена высокой плотности (HDPE) или их смесей. Используемый полимер может быть в форме порошков или гранул.

В варианте осуществления изобретения применяемая целлюлоза может быть выбрана из растительной целлюлозы, экстракта из хлопковых семян, растительных волокон. Количество используемой целлюлозы предпочтительно может варьировать от 1,62 до 2,80, более предпочтительно от 1,55 до 2,00 по весу от композиции.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения применяемые амиды могут быть выбраны из азотистых солей, таких как нитрат аммония, нитрат калия, нитрат кальция, нитрат натрия, комбинация нитридов и нитратов. Количество употребляемых амидов предпочтительно может варьировать от 1,00 до 1,20, более предпочтительно от 0,45 до 0,60% по весу от композиции.

В еще одном варианте осуществления изобретения применяемые сине-зеленые водоросли могут быть выбраны из синих водорослей, агаровой питательной среды, питательной среды из зеленых водорослей, агарового экстракта, агарового геля, агаровых белков. Количество употребляемых сине-зеленых водорослей предпочтительно может варьировать в диапазоне от 1,50 до 2,00, более предпочтительно от 1,30 до 1,45% по весу от композиции.

В еще одном дальнейшем варианте осуществления настоящего изобретения используемые дрожжи могут быть выбраны из микробиологических питательных сред, агаро-дрожжевой среды, дрожжевого экстракта, порошкообразных сухих или влажных дрожжей, жидких дрожжей, дрожжевого сиропа, инвертина и т.д.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения композиция может содержать силикагель в количестве, варьирующем от 0,15 до 0,18% по весу от композиции.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения представлен способ получения новой биоразлагаемой добавки полимерной композиции, как определено выше, пригодной для получения биоразлагаемых пластических продуктов, который включает: смесь i) полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси; (ii) целлюлозы; (iii) амидов; (iv) сине-зеленых водорослей и/или дрожжей, и (v) воды, при температуре в диапазоне от 25 до 100°С, выдерживание полученной композиции в покое в течение периода от 12 до 36 часов, чтобы завершить процесс ослабления полимерной цепи в мономерных структурных звеньях.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения представлена маточная смесь биоразлагаемой полимерной композиции, которая включает биоразлагаемую добавку полимерной композиции, как описано выше, и полимер, выбранный из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, причем выбор делается в зависимости от полимера, применяемого в биоразлагаемой добавке полимерной композиции.

Согласно еще одному дальнейшему варианту осуществления настоящего изобретения представлен способ получения маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции, который включает смешение биоразлагаемой добавки полимерной композиции, как описано выше, и полимера, выбранного из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, причем выбор делается в зависимости от полимера, применяемого в биоразлагаемой полимерной композиции как добавки.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения количество применяемой биоразлагаемой полимерной композиции варьируется от 30 до 60%, предпочтительно от 35 до 45% по весу от композиции, и количество употребляемого чистого базового полимера варьируется от 40 до 70%, предпочтительно от 65 до 55% по весу от композиции.

Согласно еще одному дальнейшему варианту осуществления настоящего изобретения представлен способ получения биоразлагаемой полимерной композиции, которая является непосредственно пригодной для изготовления конечных продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования, который включает смешение маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции, как описано выше, с полимером, выбранным из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, причем выбор делается в зависимости от полимера, применяемого в биоразлагаемой полимерной композиции как добавки.

В варианте осуществления настоящего изобретения количество применяемой маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции может варьировать от 2 до 10%, предпочтительно от 4,8 до 5%, и количество применяемого чистого базового полимера может варьировать от 98 до 90% по весу от композиции.

Полимер, употребляемый для смешения с маточной смесью биоразлагаемой полимерной композиции, может быть таковым, получаемым из любых низших продуктов нефтехимического производства.

Полученная биоразлагаемая полимерная композиция может быть преобразована в таблетки или гранулы с помощью любого общеупотребительного способа. Полученные таблетки или гранулы могут быть использованы для изготовления таких биоразлагаемых продуктов, как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц и упаковочная пленка.

Следует отметить, что биоразлагаемые композиции согласно настоящему изобретению не являются результатом всего лишь примешивания использованных ингредиентов, ведущего к объединению их свойств, но композицией, имеющей синергически усиленные свойства для быстрого биологического разложения.

Детали изобретения приведены в примерах, которые представлены только для иллюстрирования изобретения и поэтому не должны толковаться как ограничение рамок настоящего изобретения.

Пример 1

0,4375 мг целлюлозы, 0,0625 мг нитрата аммония, 0,125 мг агар-агара, 0,125 мг дрожжей и 24,25 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 5 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 12 часов с получением добавки биоразлагаемой полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Полученную почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-O3, и биоразложение полимерной композиции измеряли, основываясь на количестве выделившегося СО₂. Было найдено, что 659 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 2

0,4375 мг целлюлозы, 0,0625 мг хлорида аммония, 0,125 мг агар-агара, 0,125 мг дрожжей и 24,25 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 7 мл воды, поддерживали при температуре 30°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 18 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, и степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 642 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 3

0,4375 мг целлюлозы, 0,0625 мг нитрата аммония, 0,125 мг силикагеля, 0,125 мг дрожжей и 24,25 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 7,5 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 48°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 18 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 632 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 4

0,4375 мг целлюлозы, 0,0625 мг хлорида аммония, 0,125 мг силикагеля, 0,125 мг дрожжей и 24,25 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 6 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 51°С с образованием суспензии и затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 20 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандарту ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 633 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 5

0,75 мг целлюлозы, 0,0625 мг нитрата аммония, 0,125 мг агар-агара, 0,0625 мг дрожжей и 24,15 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 9 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 72°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, и полученную суспензию выдерживали в покое в течение 16 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 596 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 6

0,25 мг целлюлозы, 0,125 мг хлорида аммония, 0,125 мг агар-агара, 0,0625 мг дрожжей и 24,43 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 8,6 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 66°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 22 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 524 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 7

0,3125 мг целлюлозы, 0,0625 мг нитрата аммония, 0,0625 мг агар-агара и 24,5625 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 9,2 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 54°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 21 часа с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 553 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 8

0,375 мг целлюлозы, 0,0625 мг нитрата аммония, 0,0625 мг агар-агара и 24,488 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 6,4 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 51°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 19 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 576 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 9

0,5 мг целлюлозы, 0,125 мг нитрата аммония, 0,0875 мг агар-агара, 0,0375 мг дрожжей и 24,25 г полипропиленовых гранул смешивали до однородности с 9,9 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 60°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, и полученную суспензию выдерживали в покое в течение 24 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 513 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 10

0,625 мг целлюлозы, 0,125 мг нитрата аммония, 0,25 мг агар-агара, 0,0625 мг дрожжей и 23,9375 г полистирольных гранул смешивали до однородности с 10,6 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 49°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 26 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 751 мг СО₂ выделился в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 11

0,6875 мг целлюлозы, 0,0375 мг хлорида аммония, 0,3125 мг агар-агара, 0,025 мг дрожжей и 23,9375 г полипропиленовых гранул смешивали до однородности с 10 мл воды, поддерживали при температуре 63°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 27 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, и степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 590 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 12

0,375 мг целлюлозы, 0,1125 мг нитрата аммония, 0,075 мг агар-агара, 0,0375 мг дрожжей и 24,4 г полистирола смешивали до однородности с 12,9 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 78°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 32 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 507 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 13

0,375 мг целлюлозы, 0,0375 мг нитрата аммония, 0,3 мг агар-агара и 24,1625 г полипропиленовых гранул смешивали до однородности с 16,4 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 86°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 36 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 519 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 14

0,4375 мг целлюлозы, 0,1125 мг нитрата аммония, 0,1875 мг агар-агара и 24,262 г полистирольного порошка смешивали до однородности с 17,2 мл кипящей воды, поддерживали при температуре 96°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 30 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству СО₂. Было найдено, что 556 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 15

0,5 мг целлюлозы, 0,0625 мг нитрата аммония, 0,1875 мг агар-агара и 24,2125 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 19,3 мл воды, поддерживали при температуре 100°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 28 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 726 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 16

0,5625 мг целлюлозы, 0,0625 мг нитрата аммония, 0,1875 мг агар-агара, 0,0625 мг хлорида аммония и 24,1 г поливинилхлорида смешивали до однородности с 20 мл воды, поддерживали при температуре 90°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 31 часа с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 594 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 17

0,6875 мг целлюлозы, 0,0375 мг нитрата аммония, 0,3125 мг агар-агара и 23,9375 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 18,7 мл воды, поддерживали при температуре 89°С с образованием суспензии, затем охлаждали до комнатной температуры, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 34 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 636 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 18

0,75 мг целлюлозы, 0,375 мг нитрата аммония, 0,075 мг агар-агара и 23,75 г полиэтиленового порошка смешивали до однородности с 15,4 мл воды, поддерживали при температуре 93°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 29 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 576 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 19

0,75 мг целлюлозы, 0,375 мг нитрата аммония, 0,075 мг агар-агара и 5,9 г каждого из порошков полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида смешивали до однородности с 15,4 мл воды, поддерживали при температуре 93°С с образованием суспензии, полученную суспензию выдерживали в покое в течение 36 часов с получением биоразлагаемой добавки полимерной композиции.

Биоразлагаемую добавку полимерной композиции, полученную, как описано выше, смешивали с 500 г почвы (вермикомпост+садовая земля). Почву тестировали согласно стандартам ASTMD 5988-03, степень биоразложения измеряли по количеству выделившегося СО₂. Было найдено, что 832 мг СО₂ выделились в течение периода 45 дней, подтверждая, что полимерная композиция подверглась биоразложению.

Пример 20

300 г композиции, полученной способом, описанным в примере 1, тщательно смешивали с 700 г полиэтилена при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали в двухшнековом экструдере с однонаправленными шнеками, с образованием прядей, которые разрезали на гранулы, имеющие средний размер 3 мм, с получением маточной смеси композиции в форме гранул.

Пример 21

280 г композиции, полученной способом, описанным в примере 11, тщательно смешивали с 720 г полипропилена при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали в двухшнековом экструдере с однонаправленными шнеками, с образованием прядей, которые разрезали на гранулы, имеющие средний размер 3 мм, с получением маточной смеси композиции в форме гранул.

Пример 22

510 г композиции, полученной способом, описанным в примере 14, тщательно смешивали с 490 г полистирола при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали в двухшнековом экструдере с однонаправленными шнеками, с образованием прядей, которые разрезали на гранулы, имеющие средний размер 3 мм, с получением маточной смеси композиции в форме гранул.

Пример 23

200 г добавки композиции, полученной способом, описанным в примере 19, тщательно смешивали с 200 г каждого из гранулированных полиэтилена, полипропилена, полистирола и поливинилхлорида при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали в двухшнековом экструдере с однонаправленными шнеками, с образованием прядей, которые разрезали на гранулы, имеющие средний размер 3 мм, с получением маточной смеси композиции в форме гранул.

Пример 24

30 г маточной смеси композиции, полученной способом, описанным в примере 20, тщательно смешивали с 970 г полиэтилена при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали через пленочный экструдер с образованием пленки. Пленки могут быть переработаны стандартными способами в подходящие конечные продукты, которые являются биоразлагаемыми.

Пример 25

50 г маточной смеси композиции, полученной способом, описанным в примере 21, тщательно смешивали с 950 г полипропилена при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали через листовой экструдер с образованием листов. Листы могут быть переработаны стандартными способами в подходящие конечные продукты, которые являются биоразлагаемыми.

Пример 26

100 г композиции, полученной способом, описанным в примере 22, тщательно смешивали с 900 г полистирола при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали через листовой экструдер с образованием листов. Листы могут быть переработаны стандартными способами в подходящие конечные продукты, которые являются биоразлагаемыми.

Пример 27

10 г композиции, полученной способом, описанным в примере 22, тщательно смешивали с 247,50 г каждого из гранулированных полиэтилена, полипропилена, полистирола и поливинилхлорида при комнатной температуре. Полученную смесь экструдировали через листовой экструдер с образованием листов. Листы могут быть переработаны стандартными способами в подходящие конечные продукты, которые являются биоразлагаемыми.

Преимущества настоящего изобретения

Новая биоразлагаемая полимерная композиция подвергается биологическому разложению быстро, например, в течение от шести до тридцати шести месяцев.

Новая биоразлагаемая полимерная композиция удовлетворяет требованиям биоразлагаемости.

Новая биоразлагаемая полимерная композиция может быть смешана непосредственно с чистыми базовыми полимерами для изготовления конечных продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования.

Продукты, изготовленные из новой биоразлагаемой полимерной композиции, не оставляют каких-либо токсичных веществ в почве, не выделяют токсичных газов в атмосферу, тем самым она является безопасной для окружающей среды, животных и пищевых продуктов.

Продукты, изготовленные из новой биоразлагаемой полимерной композиции, не изменяют величины рН почвы.

Продукты, изготовленные из новой биоразлагаемой полимерной композиции, составлены из простых органических компонентов, которые не содержат металлов и поэтому также не оставляют после себя никаких металлов в почве во время биологического разложения.

Способ получения новой биоразлагаемой полимерной композиции является простым и экономичным.

Изобретение относится к биоразлагаемой полимерной композиции, пригодной для получения биоразлагаемых пластических продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, пластмассы для высокотемпературного формования и т.д. Полимерная композиция 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. Эта композиция может быть смешана с чистым базовым полимером для получения маточной полимерной смеси. Маточная смесь композиции может быть смешана с чистым базовым полимером, который пригоден для получения продуктов, которые являются биоразлагаемыми. Описаны также способ получения биоразлагаемой полимерной композиции, способ получения маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции. Технический результат - биоразложение композиции в течение от 6 до 36 месяцев, экологическая безопасность. Изготовление биоразлагаемой композиции не требует специального оборудования. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 27 пр.

1. 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.

2. Биоразлагаемая полимерная композиция по п.1, где используемый полимер находится в форме порошков или гранул.

3. Биоразлагаемая полимерная композиция по п.1, где используемая целлюлоза выбирается из растительной целлюлозы, экстракта из хлопковых семян, растительных волокон, и количество предпочтительно варьируется от 1,55 до 2,80, более предпочтительно от 1,62 до 2,00 по весу от композиции.

4. Биоразлагаемая полимерная композиция по п.1, где количество употребляемого нитрата аммония предпочтительно варьируется от 0,45 до 1,20, более предпочтительно от 0,60 до 1,00% по весу от композиции.

5. Биоразлагаемая полимерная композиция по п.1, где применяемые сине-зеленые водоросли выбираются из синих водорослей, агаровой питательной среды, питательной среды из зеленых водорослей, агарового экстракта, агарового геля, агаровых белков, и употребляемое количество предпочтительно варьируется от 1,30 до 2,00, более предпочтительно от 1,45 до 1,50% по весу от композиции.

6. Биоразлагаемая полимерная композиция по п.1, где применяемые дрожжи выбираются из микробиологических питательных сред, агаро-дрожжевой среды, дрожжевого экстракта, порошкообразных сухих или влажных дрожжей, жидких дрожжей, дрожжевого сиропа, инвертина.

7. Биоразлагаемая полимерная композиция по п.1, где композиция содержит силикагель в количестве, варьирующемся от 0,15 до 0,18% по весу от композиции.

8. Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции по пп.1-7, пригодной для получения биоразлагаемых пластических продуктов, который включает смесь i) полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, (ii) целлюлозы, (iii) нитрата аммония, (iv) сине-зеленых водорослей и/или дрожжей, и (v) воды, при температуре в диапазоне от 25 до 100°С, выдерживание полученной композиции в покое в течение периода от 12 до 36 ч, для завершения процесса ослабления полимерной цепи в мономерных структурных звеньях.

9. Способ получения маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции, который включает смешение биоразлагаемой полимерной композиции по пп.1-7 с полимером, выбранным из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, в зависимости от полимера, применяемого в вышеуказанной биоразлагаемой добавке полимерной композиции.

10. Способ по п.9, в котором количество используемой биоразлагаемой добавки полимерной композиции варьируется от 30 до 60%, предпочтительно от 35% до 45% по весу от композиции, и количество используемого чистого базового полимера варьируется от 40 до 70%, предпочтительно от 65% до 55% по весу от композиции.

11. Маточная смесь биоразлагаемой полимерной композиции, полученная способом по п.9.

12. Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции по пп.1-7, которая непосредственно пригодна для изготовления конечных продуктов, таких как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования, который включает смешение маточной смеси биоразлагаемой полимерной композиции по п.11 с полимером, выбранным из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, в зависимости от полимера, применяемого в вышеуказанной добавке полимерной композиции.

13. Способ по п.12, где количество используемой маточной смеси полимерной композиции варьируется от 2% до 10%, предпочтительно от 4,8 до 5%, и количество применяемого чистого базового полимера варьируется от 98% до 90% по весу от композиции.

14. Биоразлагаемая полимерная композиция, полученная способом по п.12.

15. Биоразлагаемые продукты, такие как хозяйственные сумки, одноразовые мусорные мешки, одноразовые принадлежности для больниц, упаковочная пленка, пластмассы для высокотемпературного формования, полученные из биоразлагаемой полимерной композиции по п.14.