Биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами на основе полиолефинов Российский патент 2020 года по МПК C08L23/06 C08L23/12 C08L73/00 C08L101/16 C08J5/18 

Изобретение относится к области полимерных композитов, а именно к биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойства на основе полиолефинов и может быть использована при изготовлении полимерных материалов на основе полиолефинов 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:

- не 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;

- недостаточно 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:

- не 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;

- недостаточно 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 полимер и экстракт растений, (см. патент РФ №2232173, МПК C08L 23/06, 10.07.2004).

Однако известная композиция при своем использовании имеет следующие недостатки:

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.

Задача изобретения - разработка биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойства на основе полиолефинов.

Техническим результатом является обеспечение повышенной способности полимерного материала к биодеградации, обеспечение необходимой и достаточной противомикробной и противодрожжевой активности полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала, надежное обеспечение сохранности сухих пищевых продуктов в процессе их хранения, а также обеспечение после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложена биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойства на основе экстракта коры березы, характеризующаяся тем, что содержит в качестве полиолефинов полиэтилен низкого давления, и/или полиэтилен высокого давления и/или полипропилен, содержит в качестве экстракта растений экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С₃₆H₆₀O₃ не менее 80 масс. %, дополнительно сдержит крахмал, а также термостабилизатор, в качестве которого используют ирганокс 1010 или иргафос, при следующем содержании компонентов, масс. %:

экстракт коры березы 8-12

крахмал 10-60

термостабилизатор 0,5-1,0

полиолефины остальное до 100%.

Содержание полиэтилена высокого давления в его смеси с полиэтиленом низкого давления выбрано от 20 до 80 масс. %. Содержание полипропилена в его смеси с полиэтиленом низкого давления выбрано от 20 до 80 масс. %. Содержание полипропилена в его смеси с полиэтиленом высокого давления выбрано от 20 до 80 масс. %. При этом в качестве полимерной основы используют любые марки полиэтилена низкого давления, полиэтилена высокого давления и полипропилена с учетом последующего применения, например, для упаковки продукции пищевой индустрии необходимо использовать марки, разрешенные для контакта с пищевыми продуктами. При этом используют экстракт коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащий лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту.

Среди признаков, характеризующих предложенную биодеградируемую полимерную композицию с антимикробными свойства на основе полиолефинов, существенными являются:

- содержание в качестве полиолефинов полиэтилена низкого давления, и/или полиэтилена высокого давления и/или полипропилена;

- использование в качестве экстракта растений экстракта коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С₃₆H₆₀O₃ не менее 80 масс. %;

- содержание термостабилизатора, в качестве которого используют ирганокс 1010 или иргафос;

- использование в качестве наполнителя для ускорения процесса биоразложения крахмала любого вида - кукурузный, картофельный, соевый и т.п., в том числе мастербатчи, содержащие крахмал, с условием не превышения влажности сырья 5%;

- следующее содержание компонентов предложенной композиции, масс. %:

экстракт коры березы 8-12

крахмал 10-60

термостабилизатор 0,5-1,0

полиолефины остальное до 100%.

- выбор содержания полиэтилена высокого давления в его смеси с полиэтиленом низкого давления от 20 до 80 масс. %;

- выбор содержания полипропилена в его смеси с полиэтиленом низкого давления от 20 до 80 масс. %;

- выбор содержания полипропилена в его смеси с полиэтиленом высокого давления от 20 до 80 масс. %;

- использование в качестве полиолефинов основы любые марки полиэтилена низкого давления, полиэтилена высокого давления и полипропилена;

- использование экстракта коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащего лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту.

Экспериментальные исследования и практические использование предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойства на основе полиолефинов показали его высокую эффективность. Было установлено, что с использованием всех существенных признаков предложенного технического решения обеспечена и достигнута:

- необходимая и заданная противомикробная и противодрожжевая активность полимерной композиции для изготовления упаковочного пленочного полимерного материала, при этом обеспечено достижение высоких прочностных характеристик по разрушающему напряжению при растяжении до 23 МПа и по относительному удлинению при разрыве до 338%;

- надежное обеспечение сохранности сухих пищевых продуктов, а также мясных и молочных продуктов в процессе их хранения с достижением увеличения срока длительности хранения на 40-99%;

- необходимая способность после практического использования к биодеградации при утилизации с выраженным падением характеристики относительного удлинения при разрыве на 68% через 6 месяцев после эксплуатации.

Реализация предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойства на основе полиолефинов иллюстрируется следующими результатами экспериментальных исследований в представленной таблице №1, в которой показаны примеры составов и достигнутые штатные характеристики.

Технология изготовления изделий из предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойства на основе полиолефинов не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя экструзию с получением пленок и листов, а также литье под давлением в литьевой машине изделий заданных геометрических форм.

Использование предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойства:

Настоящее изобретение относится к биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами на основе полиолефинов. Данная композиция включает экстракт березы 8-12 мас.%, крахмал 10-60 мас.%, термостабилизатор 0,5-1,0 мас.% и полиолефины до 100 мас.%. Экстракт коры березы содержит бетулинол (бетулин) С₃₆Н₆₀О₃ не менее 80 мас.%. В качестве полиолефинов используют полиэтилен низкого давления, и/или полиэтилен высокого давления, и/или полипропилен. В качестве термостабилизатора используют ирганокс 1010 или иргафос. Технический результат - обеспечение повышенной способности полимерного материала к биодеградации, обеспечение необходимой и достаточной противомикробной и противодрожжевой активности полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала, надежное обеспечение сохранности сухих пищевых продуктов в процессе их хранения, обеспечение после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 648 пр.

1. Биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами на основе полиолефинов, включающая экстракт растений, характеризующаяся тем, что содержит в качестве полиолефинов полиэтилен низкого давления, и/или полиэтилен высокого давления, и/или полипропилен, содержит в качестве экстракта растений экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С₃₆Н₆₀О₃ не менее 80 мас.%, дополнительно содержит крахмал, а также термостабилизатор, в качестве которого используют ирганокс 1010 или иргафос, при следующем содержании компонентов, мас.%:

экстракт коры березы 8-12 крахмал 10-60 термостабилизатор 0,5-1,0 полиолефины остальное до 100%

2. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что содержание полиэтилена высокого давления в его смеси с полиэтиленом низкого давления выбрано от 20 до 80 мас.%.

3. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что содержание полипропилена в его смеси с полиэтиленом низкого давления выбрано от 20 до 80 мас.%.

4. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что содержание полипропилена в его смеси с полиэтиленом высокого давления выбрано от 20 до 80 мас.%.

5. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве полиолефинов основы используют любые марки полиэтилена низкого давления, полиэтилена высокого давления и полипропилена.

6. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что используют экстракт коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащий лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту.

7. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что используют крахмал любого типа - кукурузный, картофельный, соевый и т.п., в том числе мастербатчи, содержащие крахмал, с условием не превышения влажности сырья 5%.