БИОРАЗЛАГАЕМАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2023 года по МПК C08L23/04 C08L23/10 C08L27/06 C08L33/12 C08K13/02 

Изобретение относится к области создания биоразлагаемых полимерных композиционных материалов, обеспечивающих энерго- и ресурсосберегающий эффект, касается разработки нового органического наполнителя из возобновляемого сырья и полимерной композиции с его содержанием. Изобретение может быть использовано для производства изделий с регулируемыми сроками эксплуатации инженерно-технического назначения в строительной и мебельной промышленности, сельскохозяйственном и автомобильном машиностроении, товарах народного потребления и других отраслях.

Изделия из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида после использования не способны к биодеградации под действием природных факторов. Поэтому создание полимерных композиций на основе широко* используемых синтетических пластиков для изготовления изделий с регулируемым сроком службы является актуальным направлением, развитие которого позволит устранить негативное воздействие на окружающую среду, снизить производственные и экономические риски для производителей сырья, оборудования и конечных изделий.

Существуют технологические приемы получения биоразлагаемых полимерных материалов на основе традиционных полимеров, в которых для обеспечения биоразлагаемости в композиции добавляют наполнители из растительного сырья.

Известна биологически разрушаемая термопластичная композиция (Патент RU №2681909 от 13.03.2019 г.), содержащая полипропилен 35-40 мас. %, кукурузный крахмал 50-55 мас. %, этиленвинилацетат 4-5 мас. %, моностеарат глицерина 3-4 мас. %, воск полиэтиленовый 1 мас. %, двуокись титана 2 мас. %.

Недостатками композиции являются сложность технологического оформления процесса производства; высокое содержание порошкообразного наполнителя, что требует эффективной герметизации при сухом смешении и сушке, а также стадий перегрузки и дозирования; длительное время сушки наполнителя при перемешивании; постоянный контроль влагосодержания крахмала; механотермическая деструкция крахмала в процессе экструзии в условиях трения, высоких температур и сдвиговых напряжений.

Известны (RU №2480495 от 27.04.2013 г.) способ и рецептура биоразлагаемой полимерной композиции, которая включает смесь полимера, выбранного из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида или их смеси, целлюлозы, нитрата аммония, питательных компонентов, выбранных из сине-зеленых водорослей и/или дрожжей, и воды. Способ получения осуществляют путем смешения всех компонентов в различных пропорциях и выдерживания полученной композиции в течение 12-36 ч.

Недостатками указанного решения являются низкая технологичность вследствие получения композиции через стадию суспендирования и длительное время выдерживания полученной смеси в состоянии покоя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является изобретение композиции на основе полипропилена (Патент RU №2635565 кл. C08L 23/12, C08K 13/02, C08K 7/02) для деталей, изготавливаемых литьем под давлением. В состав композиции входят полипропилен, полиолефиновый эластомер, синтетический наполнитель, минеральный наполнитель и наполнитель из биологического сырья -размолотая скорлупа кокосовых орехов, древесное волокно или волокна агавы. Композиция по изобретению обладает хорошим балансом свойств, таких как плотность, жесткость, ударная прочность и низкий коэффициент термического расширения.

Недостатком известной композиции являются затруднения при формовании композиций методом литья под давлением и необходимость включения в состав композиции усилителя текучести расплава.

Целью изобретения является создание новой экологически безопасной биоразлагаемой полимерной композиции с энерго- и ресурсосберегающим эффектом, расширение сырьевых ресурсов для изготовления полимерных композиций для широкого спектра потребления с сохранением физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик получаемой композиции.

Технический результат при использовании изобретения выражается в расширении сырьевых ресурсов для изготовления биоразлагаемых полимерных композиций с сохранением физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик получаемой композиции, энерго- и ресурсосберегающий эффект.

Указанный технический результат достигается тем, что биоразлагаемая полимерная композиция на основе полимера, выбранного из группы полимеров на основе винилхлорида, его сополимеров с винилацетатом, этилена, метилметакрилата или их смесей, содержащая биоразлагаемый органический наполнитель, синтетический наполнитель и целевые добавки согласно изобретению в качестве биоразлагаемого органического наполнителя содержит размолотую скорлупу орехов (грецкие, фундук, фисташки, кедровые, арахис, кокос, лесной орех или лещина, миндаль, каштан или их смеси) при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

указанный полимер 57-84 размолотая скорлупа орехов 7-10 синтетический наполнитель 7-10 целевые добавки 2-23.

Использование в качестве наполнителя размолотой скорлупы орехов позволяет обеспечить экологическую безопасность полимерных материалов и изделий, снизить себестоимость получаемого материала, расширить сырьевые ресурсы для изготовления полимерных композиций, обеспечить энерго- и ресурсосберегающий эффект с сохранением физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик получаемой композиции.

Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства биоразлагаемого полимерного материала зависят от соотношения компонентов в составе композиции.

Преимуществом изделий из композиции согласно изобретению являются доступность, экологичность, биоразлагаемость, регулируемый срок службы, энерго- и ресурсосберегающий эффект.

В качестве синтетического наполнителя используют известный в данной области техники наполнитель, без особых ограничений. Например, используют диоксид кремния, карбонат магния, карбонат кальция, уголь из твердых пород древесины, тальк, гидроксид магния, диоксид титана, оксид магния, гидроксид кальция, гидроксид алюминия, силикат алюминия, силикат магния и сульфат бария.

В качестве традиционных целевых добавок используют известные пластификаторы (0,5-8 мас. ч.), термостабилизаторы и светостабилизаторы (0,01-2 мас. ч.), технические смазки, парафин, воски, масла (0,05-3 мас. ч.), красители (0,05-5 мас. ч.).

Для приготовления композиции полимер смешивают с добавками в смесителе при постепенном нагреве до 120°С, затем полученную массу смешивают с наполнителем размолотой скорлупой орехов.

Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства полимерной композиции оценивают по стандартным методикам.

В таблицах 1, 2 приведены примеры полимерной композиции с указанием компонентного и количественного состава, а также результатов испытаний образцов по технологическим показателям.

Настоящее описание изобретения приведено только в иллюстративных₄ целях и не должно восприниматься в качестве ограничения объема настоящего изобретения.

В результате использования в полимерной композиции заявляемых компонентов в соответствующих количествах физико-механические, эксплуатационные и технологические показатели соответствуют нормативным. Полученные полимерные композиционные материалы характеризуются биоразлагамостью, о чем свидетельствуют результаты* испытаний по деградации образцов в почве. Использование в полимерной композиции заявляемого наполнителя обеспечивает экологическую безопасность готовых изделий, регулируемый срок их эксплуатации и последующее биоразложение, расширяет границы сфер их использования, повышает конкурентоспособность продукции, а также энерго- и ресурсосберегающий эффект.

Изобретение может быть использовано в строительной, мебельной и машиностроительной отраслях промышленности. Полимерная композиция на основе синтетического полимера для производства изделий содержит органический наполнитель, синтетический наполнитель и целевые добавки. Органический наполнитель представляет собой размолотую скорлупу орехов. В качестве синтетического полимера композиция содержит полимер на основе винилхлорида, его сополимеров с винилацетатом, этилена, метилметакрилата и их смеси, в качестве целевых добавок - пластификаторы, технические смазки, парафин, воски и масла. Изобретение позволяет увеличить биоразлагаемость изделий, полученных из полимерной композиции, при сохранении их физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик. 2 табл., 6 пр.

Биоразлагаемая полимерная композиция на основе полимера, выбранного из группы полимеров на основе винилхлорида, его сополимеров с винилацетатом, этилена, метилметакрилата или их смесей, содержащая органический наполнитель, синтетический наполнитель, целевые добавки, отличающаяся тем, что в качестве органического наполнителя содержит размолотую скорлупу орехов, в качестве целевых добавок - пластификаторы, технические смазки, парафин, воски, масла при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

указанный полимер 57-84 размолотая скорлупа орехов 7-10 синтетический наполнитель 7-10 целевые добавки 2-23