CZ24012U1 - Biodegradovatelný kompozit s matricí na bázi modifikovaného škrobu - Google Patents
Biodegradovatelný kompozit s matricí na bázi modifikovaného škrobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ24012U1 CZ24012U1 CZ201225873U CZ201225873U CZ24012U1 CZ 24012 U1 CZ24012 U1 CZ 24012U1 CZ 201225873 U CZ201225873 U CZ 201225873U CZ 201225873 U CZ201225873 U CZ 201225873U CZ 24012 U1 CZ24012 U1 CZ 24012U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- starch
- acetylated
- maltodextrin
- reaction
- modified starch
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 17
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 title claims description 6
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 title claims description 6
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 title claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title description 6
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 41
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 38
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 36
- 229920002774 Maltodextrin Polymers 0.000 claims description 22
- 239000005913 Maltodextrin Substances 0.000 claims description 22
- 229940035034 maltodextrin Drugs 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229920002245 Dextrose equivalent Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 5
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 claims description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 4
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 4
- DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N Triethyl citrate Chemical compound CCOC(=O)CC(O)(C(=O)OCC)CC(=O)OCC DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 3
- 239000001069 triethyl citrate Substances 0.000 claims description 3
- VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N triethyl citrate Natural products CCOC(=O)C(O)(C(=O)OCC)C(=O)OCC VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000013769 triethyl citrate Nutrition 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001607 magnesium mineral Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- MKRNVBXERAPZOP-UHFFFAOYSA-N Starch acetate Chemical compound O1C(CO)C(OC)C(O)C(O)C1OCC1C(OC2C(C(O)C(OC)C(CO)O2)OC(C)=O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(C)C(O)C2O)CO)O1 MKRNVBXERAPZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 3
- 229940100445 wheat starch Drugs 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- ZCQDZLCMGZFWKX-UHFFFAOYSA-N acetic acid;phenylmethoxymethylbenzene Chemical compound CC(O)=O.C=1C=CC=CC=1COCC1=CC=CC=C1 ZCQDZLCMGZFWKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000007515 enzymatic degradation Effects 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 description 1
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 1
- YBCVMFKXIKNREZ-UHFFFAOYSA-N acoh acetic acid Chemical compound CC(O)=O.CC(O)=O YBCVMFKXIKNREZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013410 fast food Nutrition 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Oblast technikv
Technické řešení se týká kompozitu na bázi modifikovaného škrobu.
Dosavadní stav techniky
Vývoj biodegradovatelných plastů je již od svých počátků úzce svázán s vývojem polymerů na bázi surovin z obnovitelných zdrojů. Póly sacharidy, zejména však celulóza a škrob jsou pro svou dostupnost a vlastnosti pro výrobu biodegradovatelných plastů zvláště vhodné.
Pro formulaci biodegradovatelných materiálů obsahujících jako hlavní složku škrob je možné využít chemické modifikace Škrobu, který je díky hydroxylovým skupinám ve své struktuře poměrně reaktivní. Nejjednodušším způsobem chemické modifikace škrobu je jeho esterifikace. Chemicky modifikovaný plastifikovaný škrob připravený procesem reaktivní extruze je předmětem amerického patentu č. 7 153 354. V tomto případě je škrob ve směsi s plastifikátorem a jílovým nanoplnivem esterifikován dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy. Škrob esterifikovaný dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy ve směsi s polyvinylacetátem nebo polyvinylalkoholem, polyolovým plastifikátorem a mastnými kyselinami nebo jejich solemi tvoří termoplastický biodegradovatelný materiál pro extruzi plochých obalových materiálů podle patentu US 7 384 993. Materiál na obdobném základě je chráněn také o rok mladším patentem US 7 495 044.
Dalším způsobem chemické modifikace škrobu je jeho roubování vhodnými polymery, např. polyestery. Tento způsob modifikace škrobu je předmětem vynálezu podle patentu US 7 629 405. Podle tohoto vynálezu je škrob roubován alifaticko-aromatickým polyesterem kontinuálním procesem při extruzi dvoušnekovým extrudérem se souběžně se otáčejícími šneky. Polymemí pěna na bázi škrobu roubovaného polyesterem a způsob její přípravy reaktivní extruzi je popsána americkým patentem č. 763 560.
Chemicky modifikovaný škrob pro výrobu biodegradovatelných plastů popisuje slovenský patent č. 279 600. V tomto případě je škrob modifikován pomocí etherifikace ethylenoxidem nebo propylenoxidem a následnou reakcí s polysiloxanem.
Všechny materiály připravené podle výše uvedených patentů vykazují nízkou pevnost a houževnatost a jejich společným nedostatkem je velmi omezená možnost řízení jejich mechanických vlastností a zejména biodegradability.
Podstata technického řešení
Podstatou technického řešení je biodegradovatelný kompozit sestávající z matrice na bázi homogenní termoplastické směsi chemicky modifikovaného škrobu a acetátu maltodextrinu a částicového nebo vláknitého plniva. Tento kompozit je odolný vůči působení vody, slabým roztokům kyselin a zásad, minerálním i rostlinným olejům, alifatickým rozpouštědlům, avšak působením půdních mikroorganismů se v půdě nebo v kompostu lychle a úplně rozkládá.
Polymemí matrice biodegradovatelného kompozitu je připravována z heterogenní směsi acetátu maltodextrinu (A) a acetátu škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) o hmotnostním poměru A/B 20/1 až 1/20, která po zahřátí nad teplotu 110 °C vytváří homogenní termoplastickou směs.
Maltodextrin je směs oligosacharidů a polysacharidů, která vznikne částečnou hydrolýzou nativního škrobu pomocí minerální kyseliny nebo působením enzymu α-amylázy. Acetylovaný maltodextrin (A) je produkt reakce maltodextrinu o dextrózovém ekvivalentu (DE) o hodnotě 10 až 25 s acetanhydridem pri teplotě 100 až 130 °C, Reakce je katalyzována vodným roztokem NaOH nebo KOH nebo Na2CO? nebo K2CO3 nebo pyridinu o koncentracích 40 % až 60 % a stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného maltodextrinu je nejméně 2,0. Acetylovaný malto- 1 CZ 24012 Ul dextrin muže být pro přípravu matrice kompozitu použit ve formě kapalné reakční směsi obsahující 30 až 45 % nezreagovaného acetanhydridu nebo v práškové formě, kdy je z reakční směsi vysrážen vodou a následně usušen.
Acetylovaný škrob (B) je produkt reakce škrobu o obsahu amylózy nejméně 15 % s acetanhydris dem probíhající při teplotách v rozsahu 100 °C až 140 °C katalyzované roztokem NaOH, KOH,
Na2COt, KiCOi nebo pyridinu o koncentraci 40 % až 60 %. Stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného škrobu je 0,6 až 3,0.
Plnivo kompozitu (C)jako hlavní složku obsahuje oxidy, nebo hydroxidy hliníku, křemíku, nebo hořčíku nebo, uhličitan vápenatý, nebo uhličitan hořečnatý, nebo minerály o složení odpovídající ío chemickému vzorci Mg1Si4O|()(OH)2, nebo Al4(OH)gSÍ40io, nebo celulózu, nebo škrob v hmotnostním poměru k polymemí matrici (A+B)/C nejvýše 1/4.
Výhodou biodegradovatelného kompozitu podle technického řešení je, že rychlost jejího biologického odbourávání je možné řídit stupněm substituce acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) a jejich obsahem v kompozici.
Příklady provedení technického řešení
Příklad l
Ze 160 g maltodextrinu o DE=20,0 získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 560 ml acetanhydridu pri teplotě 120 °C po dobu 3,5 hodiny připravován roztok acetylovaného maltodextrinu obsahující 30 % nezreagovaného acetanhydridu. Reakce byla katalyzo20 vána NaOH o koncentraci 50 %. Z kapalného reakční ho produktu acetytace maltodextrinu acetanhydridem byl nalitím do 3000 ml vody vysrážen acetát maltodextrinu o DS = 3,0. Po zfiltrování byl acetát maltodextrinu sušením a mletím upraven do práškové formy.
Ze sušeného pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % a obsahu amylózy 25,5 % byl reakcí s acetanhydridem připraven acetylovaný škrob se stupněm substituce DS = 3,0. Suspenze
4 90 ml acetanhydridu a 170 g škrobu byla temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno
15,5 ml 50 % NaOH. Doba reakce byla 12 h (DS = 3,0). Z reakční směsi byl přebytkem vody vysrážen acetylovaný škrob, který byl dále mechanicky za mokra dezintegrován a několikrát promyt do konstantního pH, které činilo 3,6. Následně byl získaný produkt usušen a jemně rozemlet na velikost zrna menší než 0,08 mm.
Práškový acetát maltodextrinu o DS = 3,0 byl smíchán v laboratorní m planetovém mixeru s práškovým acetylovaný m škrobem o DS = 3,0 a plnivem v hmotnostním poměru 1:1:2. Jako plnivo byl pro přípravu kompozitu použit (1) mikromletý vápenec o střední velikosti částic 12 pm, (2) vysušený saturační kal z výroby cukru o střední velikosti Částic 6 μπι, (3) mikromletý mastek o střední velikosti částic 16 μπι, (4) kaolin o střední velikosti částic 8 μιη, (5) pšeničný škrob B, (6) celulóza buková o střední délce vlákna 40 μιη a (7) dřevná moučka z osikového dřeva střední velikosti částic 30 μπι. Z práškové směsi byly vylisovány pri teplotě 160 °C desky kompozitu o tloušťce 4 mm. Z těchto desek byla obrábění m připravena zkušební tělesa pro stanovení rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shorre D podle ČSN EN ISO 868 a nasákavosti ve vodě dle ČSN EN ISO 62. Nasákavost byla stanovena jako relativní hmotnostní přírůstek po 24 hodinách ponoření zkušebního tělesa tvaru desky do vody pri 23 °C. Biodegradovatelnost materiálu byla stanovena postupem podle ASTM D5338-93 jako hmotnostní úbytek zkušebních těles tvaru desky po 19 dnech expozice v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovém jsou uvedeny v tabulce 1.
. 2
CZ 24012 Ul
Tabulka 1: Vlastnosti kompozitů s matricí na bázi směsí acetát maltodextrinu/acetát škrobu (1/1) obsahujících 50 % hm. plniva podle Příkladu 1
| Plnivo | Rázová houževnatost Charpy; kJ.m“ | Tvrdost Shore D; °Sh D | Nasákavost; % | Hmotn. úbytek po 19 dnech v kompostu, % |
| (1) mikromletý vápenec | 12 | 57 | 2,2 | 37 |
| (2) sátu rační kal | 16 | 61 | 2,5 | 47 |
| (3) mastek | 14 | 59 | 2,1 | 27 |
| (4) kaolin | 8 | 55 | 2,3 | 25 |
| (5)škrob B | 10 | 48 | 7,5 | 100 |
| (6) celulóza | 15 | 46 | 8,0 | 32 |
| (7) dřevná moučka | 8 | 46 | 8,5 | 38 |
Příklad 2
Ze 150 g maltodextrinu o DE=22,0, získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 390 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C přípraven roztok acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DS = 2,8. Reakce byla katalyzována 15,0 ml NaOH o koncentraci 50 % a probíhala 2,5 hodiny. Získaný reakční produkt acetylovaného maltodextrinu, obsahoval 30 % nezreagovaného acetanhydridu, byl v laboratorním planetovém mixeru smíchán s acetylovaným škrobem o DS = 3,0 v hmotnostním poměru 10:1. Takto připravená kapalná kompozice byla pak v ramenové míchačce smíchána s prachovou frakcí drti stavební suti (tzv, „demoliční prach“, odpad při recyklaci stavebních sutí) v hmotnostním poměru 1:3. Ze vzniklé směsi o vzhledu i konzistenci malty byla ve formě vytvarována deska o tloušťce 1 cm, která byla dále v mikrovlnné peci vyhřívána na teplotu 150 °C po dobu 20 minut. Výsledný kompozit byl svým vzhledem blízký jemnozmnému betonu. Z desky kompozitu byla řezáním připravena zkušební tělesa o rozměrech 120x15x10 mm pro stanovení rázové houževnatosti Charpy a tělesa tvaru desky o rozměrech 120x50x10 pro stanovení biodegradovatelnosti.
Rázová houževnatost Charpy byla stanovena jako aritmetický průměr 10 měření a činila 10 kJ/m2.
Zkušební tělesa pro stanovení biodegradovatelnosti byla umístěna do vyzrálého kompostu za podmínek popsaných v Příkladu 1. Po 19 dnech expozice byla zkušební tělesa vyňata. Exponovaná tělesa vykazovala pokročilý stupeň rozpadu, hmotnostní úbytek nebylo možné určit, protože hmota těles již nebyla soudržná.
Příklad 3
Ze sušeného pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % a obsahu amylózy 25,5 % byl reakcí s acetanhydridem přípraven acetát škrobu. Suspenze 490 ml acetanhydridu a 170 g škrobu byla temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 15,5 ml 50 % KOH. Doba reakce byla 5 h. Z reakční směsi byl přebytkem vody vysrážen acetylovaný škrob, který byl dále mechanicky za mokra dezintegrován a několikrát promyt do konstantního pH, které činilo 3,6. Získaný usušený produkt byl ještě jemně rozemlet na velikost zrna menší než 0,08 mm. Stupeň substituce (DS) takto připraveného acetylovaného škrobu činil 2,4.
Z práškového acetátu škrobu o DS = 2,4, práškového acetátu maltodextrinu o DS = 3,0, triethylcitrátu a plniva byly připraveny suché směsi o následujícím složení:
Směs 1
Acetát Škrobu 55 % hm.
Triethylcitrát 15 % hm.
Škrob B 30 % hm.
-3CZ 24012 Ul
Směs II
Accíát škrobu 40 % lim.
Acetát maltodcxtrinu 15 % hm. l riethylcitrát 15 % hm.
Mastek 30 % hm.
Z práškových směsí byly na laboratorním jednošnekovém extrudéru o průměru 19 mm osazeném šnekem s plynulou kompresí pro zpracování PVC s kompresním poměrem 1:3 a plochou hlavou o šířce 100 mm vytlačeny desky o tloušťce 1,5 mm. Na deskách byly podle normy ČSN EN ISO 527-3 stanoveny mechanické vlastnosti v tahu. Dále byl stanoven hmotnostní úbytek po 19 dnech io expozice folií v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C.
Výsledky stanovení jsou pro jednotlivé směsi shrnuty v tabulce 2.
Tabulka 2: Mechanické vlastnosti a hmotnostní úbytek po 19 dnech kompozitních desek připravených ze směsí I a II
Materiál Pevnost v tahu, Modul pružnosti v Protažení při Hmotn. úbytek po is MPa tahu, GPa přetržení, % 19 dnech exp., %
Směsi 4,5 1,1 8,0 100
Směs II 6,0 1,5 10 33
Průmyslová využitelnost
Kompozit podle technického řešení je využitelný zejména jako biodegradovatelný materiál pro 20 výrobu předmětů s krátkou životností, především servírovacího jednorázového nádobí pro provozovny rychlého občerstvení, vrhacích terčů pro sportovní střelbu v brokových disciplínách a sázecích nádob v zemědělství.
Claims (2)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Biodegradovatelný kompozit na bázi modifikovaného škrobu, vyznačený tím, že25 obsahuje homogenní termoplastickou směs acetylovaného maltodextrinu (A), acetylovaného škrobu (B) o hmotnostním poměru A/B nejméně 1/20 a nejvýše 20/1 a plniva (C) v hmotnostním poměru k acetylovanému maltodextrinu (A) a acetylovanému škrobu (B) (A+B)/C nejvýše 1/4, přičemž acetylovaný maltodextrin (A) je produkt reakce škrobu částečně hydrolyticky odbouraného pomocí minerální kyseliny nebo enzymaticky o dextrózovém ekvivalentu o hodnotě 10 až30 25 s acetanhydridem a stupeň substituce výsledného acetylovaného maltodextrinu je nejméně 2,0 a nejvýše 3,0 a acetylovaný škrob je produkt reakce škrobu s alespoň 15 % obsahem amylózy s acetanhydridem a stupeň substituce acetylovaného škrobu (B) je 0,6 až 3,0 a plnivo (C) je tvořeno oxidy nebo hydroxidy hliníku nebo křemíku nebo hořčíku nebo uhličitanem vápenatým nebo uhličitanem horečnatým nebo minerály o složení odpovídající chemickému vzorci35 Mg3Si4Oio(OH)2 nebo Al4(OH)8Si4Oi0 nebo celulózou nebo škrobem.
- 2. Biodegradovatelný kompozit na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1, vyznačený tím, že obsahuje 10 až 50 % hm. triethylcitrátujako změkčovadla.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201225873U CZ24012U1 (cs) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | Biodegradovatelný kompozit s matricí na bázi modifikovaného škrobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201225873U CZ24012U1 (cs) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | Biodegradovatelný kompozit s matricí na bázi modifikovaného škrobu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ24012U1 true CZ24012U1 (cs) | 2012-06-25 |
Family
ID=46332749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201225873U CZ24012U1 (cs) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | Biodegradovatelný kompozit s matricí na bázi modifikovaného škrobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ24012U1 (cs) |
-
2012
- 2012-04-05 CZ CZ201225873U patent/CZ24012U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0640110B1 (en) | Biodegradable compositions of synthetic and natural polymers | |
| Ibrahim et al. | Potential of using multiscale corn husk fiber as reinforcing filler in cornstarch-based biocomposites | |
| Abhilash et al. | Biopolymers for biocomposites and chemical sensor applications | |
| AU2018326547B2 (en) | Biodegradable polyester article comprising enzymes | |
| US5869647A (en) | Method of preparing biodegradable modified-starch moldable products and films | |
| JP2023059274A (ja) | 生物学的実体を含む液体組成物及びその使用 | |
| JPH09500923A (ja) | 生物分解可能な強化ポリマー | |
| US6565640B1 (en) | Compositions containing starch and/or modified starch and plasticisers | |
| CN101195694B (zh) | 可降解复合塑料及其制备方法 | |
| US20230340212A1 (en) | Method for preparing an enzyme masterbatch | |
| CA2295799A1 (en) | Thermoplastic mixtures containing dialdehyde starch and natural polymers | |
| JP3933315B2 (ja) | 複合樹脂組成物 | |
| AU700499B2 (en) | Meltprocessible starch composition, a process for the preparation thereof and the use of the composition | |
| Imam et al. | Chemistry, microstructure, processing, and enzymatic degradation | |
| JP7647408B2 (ja) | 生分解促進剤、生分解性樹脂組成物及び生分解性樹脂成形体 | |
| CZ24012U1 (cs) | Biodegradovatelný kompozit s matricí na bázi modifikovaného škrobu | |
| Singh et al. | Green and sustainable packaging materials using thermoplastic starch | |
| JP2003221423A (ja) | 複合樹脂組成物とその製造方法 | |
| CZ24013U1 (cs) | Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu | |
| CZ303840B6 (cs) | Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného skrobu a zpusob její prípravy | |
| CN110467750B (zh) | 一种增刚耐磨性生物塑料托盘专用母料及制备方法 | |
| WO2023224593A1 (ru) | Способ получения сополимеров олигосахаридов | |
| WO2024102010A1 (en) | Biodegradable thermoplastic polymer composition and methods for its manufacture | |
| Mohanty et al. | Starch Polymers: Chemistry, Engineering, and Novel Products | |
| JP2005154706A (ja) | 澱粉と生分解性樹脂の複合材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20120625 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20160405 |