CZ24013U1 - Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu - Google Patents
Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ24013U1 CZ24013U1 CZ201225874U CZ201225874U CZ24013U1 CZ 24013 U1 CZ24013 U1 CZ 24013U1 CZ 201225874 U CZ201225874 U CZ 201225874U CZ 201225874 U CZ201225874 U CZ 201225874U CZ 24013 U1 CZ24013 U1 CZ 24013U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- starch
- acetylated
- acetate
- thermoplastic
- maltodextrin
- Prior art date
Links
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims description 19
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims description 19
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 title claims description 8
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 title claims description 8
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 title claims description 8
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 55
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 54
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 229920002774 Maltodextrin Polymers 0.000 claims description 17
- 239000005913 Maltodextrin Substances 0.000 claims description 17
- 229940035034 maltodextrin Drugs 0.000 claims description 17
- DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N Triethyl citrate Chemical compound CCOC(=O)CC(O)(C(=O)OCC)CC(=O)OCC DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001069 triethyl citrate Substances 0.000 claims description 7
- VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N triethyl citrate Natural products CCOC(=O)C(O)(C(=O)OCC)C(=O)OCC VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000013769 triethyl citrate Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 5
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 claims description 4
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 claims description 4
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 claims description 4
- WEAPVABOECTMGR-UHFFFAOYSA-N triethyl 2-acetyloxypropane-1,2,3-tricarboxylate Chemical compound CCOC(=O)CC(C(=O)OCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCC WEAPVABOECTMGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N Acetyl tributyl citrate Chemical compound CCCCOC(=O)CC(C(=O)OCCCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCCCC QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical group CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims 1
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 claims 1
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 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 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N dibenzyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1COCC1=CC=CC=C1 MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 4
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 4
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 3
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- -1 polysaccharide ester Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 3
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002245 Dextrose equivalent Polymers 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 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
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N benzyl chloride Chemical compound ClCC1=CC=CC=C1 KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940073608 benzyl chloride Drugs 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001634 Copolyester Polymers 0.000 description 1
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920008262 Thermoplastic starch Polymers 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007515 enzymatic degradation Effects 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006266 etherification reaction Methods 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
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N glycerine monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(CO)CO YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N glycerol monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 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
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 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
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 229920006149 polyester-amide block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004628 starch-based polymer Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
- 229940100445 wheat starch Drugs 0.000 description 1
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Biodegradovatelný termoplast na bází modifikovaného škrobu
Oblast techniky
Technické řešení se týká biodegradovatelného termoplastu 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. Polysacharidy, zejména však celulóza a škrob jsou pro svou dostupnost a vlastnosti pro výrobu biodegradovatelných plastů zvláště vhodné.
Škrob je možné plastifikovat na termoplastický materiál působením tlaku a smykového namáhání při vyšší teplotě (asi pri ISO až 180 °C). Pro tento postup plastifikace Škrobu jsou vhodné dvoušnekové extrudéry se souběžným otáčením šneků, ve kterých je zpracovávaný materiál hněten pri vysoké frikci. Plastiťikací škrobu je možné urychlit a vlastnosti výsledného termoplastického materiálu modifikovat aditivací různých plastifikátorů, např. glycerolem, močovinou, polyvinylaikoholem. Zásadní nevýhodou takto připraveného termoplastického škrobu je jeho malá mechanická pevnost a jeho vysoká hydrofilita, která ho vyřazuje z řady aplikací. Odstranění těchto nedostatků je předmětem řešení celé řady vynálezů. Například proces plastifikace škrobu s glycerolem spočívající v aditivaci glycerol monostearátem, který by měl odolnost materiálu vůči vodě zvyšovat, prováděný za vymezených podmínek v extrudéru je popsán německým patentem č. 43 17 696 a americkým patentem č. 6 136 097. Obdobně jako v případě syntetických plastů je i pro modifikaci plast i fi kované ho škrobu využíván osvědčený postup založený na míchání s vhodnými polymery. Tak např. US Patent 6 821 590 a 7 005 168 popisují jako materiál pro výrobu obalových fólií směsi škrobu s kopolymery vinylalkoholu s vinylacetátem nebo methyl metakrylátem a nízkomolekulámími pláštifikátory a lubrikanty. Termoplastický materiál na bázi směsi destrukturalizovaného škrobu s polyestery a roubovanými kopolymery polysacharidů popisuje italský spis č. TO92A0672 a související US Patent 6 277 899. Podobný materiál, avšak s vysokým podílem plniv a aditivovaný fluidizačními činidly je popsán italským spisem č, TO92-A000672 a souvisejícím US 5 874 486. Kompozice, ve které je destrukturalizovaný nebo komplexovaný škrob dispergován v matrici, kterou tvoří plastifikovaný ester polysacharidů je předmětem italského spisu TO98A0735 (US Patent 6 730 724). Termoplast založený na heterogenní směsi škrobového komplexu dispergovaného v polyesterové matrici je předmětem italského spisu T098A0800 (US Patent 6 962 950), obdobné materiály s jinou matricí (kopolyestery, polyester-amidy, polyester-ether-amidy, polyurethany) pak popisují italské patentové spisy TO96A0996, T096A0890, T098A0524 a od nich odvozené US 6 348 524 a US 7 176 251. Jinou variantou řešení je termoplastická směs škrobu, modifikovaného Škrobu, plastifikátorů a alifatického polyesteru ztužená exfóliovaným silikátovým minerálem popsaná v americkém patentu č. 7 094 817.
Pro formulaci biodegradovatelných materiálů obsahujících jako hlavní složku škrob je možné využít také 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 pláštifikátorem a jílovým nanoplnivem esterifikován dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy. Škrob esterifikovaný dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy ve směsi s póly vinylacetátem nebo polyvinylalkoholem, polyolovým plastifikátorem a mastnými kyselinami nebo jejich solemi tvoří termoplastický biodegradovatelný materiál pro extruzi plochých obalových materiálů podle patentu US 7384 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
-1 CZ 24013 Ul
US 7 629 405. Podle tohoto vynálezu je škrob roubován aliťaticko-aromatickým polyesterem kontinuálním procesem při extruzi dvou šnekovým extrudérem se souběžně se otáčejícími šneky. Polymerní pěna na bázi škrobu roubovaného polyesterem a způsob její přípravy reaktivní extruzí je popsána americkým patentem ě. 7 638 560.
Způsob chemické modifikace škrobu pro výrobu biodegradovatelných plastů popisuje slovenský patent ě. 279 600. V tomto případě je škrob modifikován pomocí etheriťikace ethylenoxidem nebo propylenoxidem a následnou reakcí s polysiloxanem.
Technologie výroby výše popsaných materiálů vykazuje jeden společný znak, který je zároveň jejich společným nedostatkem. Je to energeticky náročná příprava materiálů v taven i ně plastifiio kovaného škrobu, což je případ jak míchání různých směsí škrobu s polymery, tak chemická modifikace škrobu reaktivní extruzí. Tímto způsobem připravený materiál vsak musí být do podoby finálního výrobku zpracován opět v tavenině, čímž se celková spotřeba energie na konečný výrobek ještě významně zvýší.
Podstata technického řešení
Podstatou technického řešení je biodegradovatelný termoplast na bázi homogenní termoplastické směsi chemicky modifikovaného škrobu a aeetátu maltodextrinu. Tento termoplast 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 rychle a úplně rozkládá.
io Biodegradovatelný termoplast je připravován z heterogenní směsi aeetátu maltodextrinu (A) a aeetátu škrobu a/nebo aeetátu benzylétheru škrobu (B) o hmotnostním poměru A/B 20/1 až 1/20, která je zahřáta nad teplotu 110 °C čímž se vytváří homogenní termoplastická směs.
Maltodextrin je směs oligosacharidů a polysacharidů, která vznikne částečnou hydrolýzou nativního škrobu pomocí minerální kyseliny nebo působením enzymu α-amylázy. Acetylovaný mal25 todextrin (A) je produkt reakce maltodextrinu o dextrózovém ekvivalentu (DE) o hodnotě 10 až 25 s acetanhydridem při teplotě 100 až 130 °C. Reakce je katalyzována vodným roztokem NaOH nebo KOH nebo Na?CO3 nebo K2COi nebo pyridinu o koncentracích 40 % až 60 % a stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného maltodextrinu je nejméně 2,0.
Acetylovaný škrob (B) je produkt reakce škrobu o obsahu amylózy nejméně 15 % s acetanhydri30 dem probíhající při teplotách v rozsahu 100 °C až 140 °C katalyzované roztokem NaOH, KOH, Na2CO}, K2CO3 nebo pyridinu o koncentraci 40 % až 60 %. Stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného škrobu je 0,6 až 3,0.
Acetylovaný škrob může obsahovat libovolné množství aeetátu benzylétheru škrobu (B), který se vyrábí postupem obvyklým pro přípravu acetylovaného škrobu také do stupně substituce 0,6 až
3,0, přičemž výchozím materiálem je benzylovaný škrob o DS 0,05 až 1,0 získaný např. reakcí škrobu s benzylchloridem v alkalickém vodném prostředí při teplotách 20 až 90 °C a molámí poměr benzylových a acetátových skupin acetát benzylétheru škrobu je 1:30 až 1:1.
Mechanické vlastnosti biodegradovatelného termoplastu je možné modifikovat změkčením inkorporací 10% až 50% změkčovadla, kterým je triethylcitrát nebo acetyltriethylcitrát nebo acetyl tributylcitrát.
Výhodou biodegradovatelného termoplastu podle technického řešení je, že rychlost jejího biologického odbourávání je možné řídit stupněm substituce acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo aeetátu benzylétheru škrobu (B) a jejich obsahem v materiálu.
-2CZ 24013 Ul
Příklady provedení technického řešení
Příklad 1
Ze 160 g maltodextrinu o DP>20,0 získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 560 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C po dobu 3,5 hodiny připravován roztok acetylovaného maltodextrinu obsahující 30 % nezreagovaného acetanhydridu. Reakce byla katalyzována NaOH o koncentraci 50 %. Z kapalného reakčního produktu acetylace 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 490 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.
Z acetátu maltodextrinu o stupni substituce 3, 0 ve formě prášku a acetylovaného škrobu o stupni substituce 3, 0 rovněž ve formě prášku byla připravena směs v hmotnostním poměru 1:1. Tato prášková směs byla následně vylisována při teplotě 160 °C po dobu 4 minut do tvaru desky o tloušťce 4,0 mm. Vylisovaná deska byla transparentní a světle hnědé barvy. Z desky byla třískovým obráběním zhotovena zkušební tělesa pro stanovení rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shore 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 při 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 stanovení jsou uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1: Vlastnosti termoplastu podle Příkladu 1
Rázová houževnatost Charpy; kj/m2 5
Tvrdost Shore D; °Sh 47
Nasákavost; % 2,7
Hmotn. úbytek po 18 dnech v kompostu, % 36
Příklad 2
Ze 40 g pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % byl reakcí ve vodném prostředí (400 ml vody) s 10 g benzylchloridu a přídavku 6 ml 35 % roztoku NaOH připraven pri teplotě 100 °C benzyléther škrobu o stupni substituce 1,0. Reakce trvala 36 hodin. Následně byl vysušený benzyléther škrobu acetylován reakcí s acetanhydridem. Suspenze 320 ml acetanhydridu a benzylovaného škrobu (42 g) byla vložena do nádoby a temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 10 ml 50 % NaOH. Doba acetylace byla 1 h. Po izolaci a vyprání byl získaný acetylovaný benzyléther škrobu o DS =1,2 vysušen a rozemlet na prášek o středním průměru zrna 0,08 mm.
Ze sušeného pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % a obsahu amylózy 25,5 % byl reakcí s acetanhydridem připraven 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.
-3CZ 24013 Ul
Z tohoto práškového acetylovaného benzylétheru Škrobu o stupni substituce 1,2, práškového maltodextrinu o stupni substituce 3,0 a práškového acetátu škrobu o stupni substituce 2,4 byly připraveny mícháním v laboratorním planetovém mixeru práškové směsi s triethylcitrátem, acetyl triethylcitrátem a acetyl tributylcitrátem o následujícím složení:
s Směs I:
Acetát škrobu 45 %
Acetát maltodextrinu 15 %
Triethylcitrát 40%
Směs II:
to Acetát škrobu 45 %
Acetát maltodextrinu 15 %
Acetyltriethylcitrát 40 %
Směs III:
Acetát škrobu 45 %
Acetát maltodextrinu 15%
Acetyl tri butyl citrát 40 %
Směs IV:
Acetát škrobu 55 %
Acetát maltodextrinu 5 %
Triethylcitrát 40 %
Směs V:
Acetát benzylétheru škrobu 55 % Acetát maltodextrinu 5 %
Triethylcitrát 40 %
Směs VI:
Acetát benzylétheru škrobu 25 % Acetát škrobu 30 %
Acetát maltodextrinu 5 %
Triethylcitrát 40 %
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 fóliovou hlavou o šířce 100 mm vytlačeny fólie o tloušťce 0,5 mm. Na fóliích byly podle normy ČSN EN ISO 527-3 stanoveny mechanické vlastnosti v tahu. Dále byl stanoven hmotnostní úbytek po 19 dnech expozice fólií v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovení jsou pro jednotlivé směsi shrnuty v tabulce 2.
-4CZ 24013 Ul
Tabulka 2: Mechanické vlastnosti a hmotnostní úbytek po 19 dnech fólií připravených ze směsí I až V
| Materiál fólie | Pevnost v tahu, MPa | Modul pružnosti v tahu, GPa | Protažení při přetržení, % | Hmotn. úbytek po 19 dnech exp., % |
| Směs 1 | 15 | 0,16 | 200 | 34 |
| Směs 11 | 13 | 0,16 | 150 | 33 |
| Směs lil | 12 | 0,15 | 100 | 31 |
| Směs IV | 16 | 0,18 | 200 | 30 |
| Směs V | 11 | 0,10 | 150 | 18 |
| Směs VI | 14 | 0,12 | 120 | 24 |
Průmyslová využitelnost
Biodegradovatelný termoplast podle technického řešení je využitelný zejména jako biodegrado5 vatelný materiál pro výrobu obalů a předmětů s krátkou životností, k vodovzdorné úpravě papíru laminací a výrobě fólií pro využití v zemědělství.
Claims (2)
1. Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu, vyznačený tím, že obsahuje homogenní termoplastickou směs acety(ováného maltodextrinu (A) o dextrózovém io ekvivalentu 10 až 25 a stupněm acetylace 2,0 až 3,0 a acety(ováného škrobu (B) s alespoň 15 % obsahem amylózy a stupněm acetylace 0,6 až 3,0 o hmotnostním poměru A/B 1/20 až 20/1.
2. Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1, vyznačený tím, že acetylovaný škrob obsahuje acetylovaný benzylovaný škrob, přičemž molámí poměr benzylových a acetátových skupin je 1:30 až 1:1.
15 3. Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že obsahuje 10 až 50 % hmotn. zmékčovadla vybraného ze skupiny sestávající z triethylcitrátu, acetyltriethylcitrátu a acetyltributylcitrátu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201225874U CZ24013U1 (cs) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201225874U CZ24013U1 (cs) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ24013U1 true CZ24013U1 (cs) | 2012-06-25 |
Family
ID=46332750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201225874U CZ24013U1 (cs) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ24013U1 (cs) |
-
2012
- 2012-04-05 CZ CZ201225874U patent/CZ24013U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2742630B2 (ja) | デンプンエステルとポリエステルの配合物からなる生物分解性成形用生成物とフィルム | |
| EP0640110B1 (en) | Biodegradable compositions of synthetic and natural polymers | |
| Wang et al. | Properties of starch blends with biodegradable polymers | |
| CN1102944C (zh) | 复合树脂组合物 | |
| JP5544301B2 (ja) | 可溶性デンプンベース熱可塑性組成物およびこのような組成物を調製する方法 | |
| US6565640B1 (en) | Compositions containing starch and/or modified starch and plasticisers | |
| UA124797C2 (uk) | Термопластичний крохмаль | |
| JPH06184358A (ja) | 新規な熱成形可能な組成物、その製法および熱成形品を得るためのその使用 | |
| Sukkaneewat et al. | Plasticizing effects from citric acid/palm oil combinations for sorbitol-crosslinked starch foams | |
| AU2021210619A1 (en) | Method for preparing an enzyme masterbatch | |
| CA2295799A1 (en) | Thermoplastic mixtures containing dialdehyde starch and natural polymers | |
| Lončarić et al. | Deep eutectic solvents in the production of biopolymer-based materials | |
| 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 | |
| Iskalieva et al. | Synthesis of biodegradable polymer-based on starch for packaging films: a review | |
| Imam et al. | Chemistry, microstructure, processing, and enzymatic degradation | |
| Singh et al. | Green and sustainable packaging materials using thermoplastic starch | |
| ES2950810T3 (es) | Almidón termoplástico | |
| RU2645677C1 (ru) | Биологически разрушаемая термопластичная композиция | |
| CN108395583A (zh) | 一种可降解淀粉基生鲜食品包装片材原料及其制作方法 | |
| EP1580228A1 (en) | Process for gelatinising starch using a biodegradable polymer material bearing aldehyde groups | |
| US20220064411A1 (en) | Compound or film containing thermoplastic starch and a thermoplastic polymer | |
| Fabunmi et al. | Effects of incorporating polycaprolactone and flax fiber into glycerol-plasticized pea starch | |
| CZ24013U1 (cs) | Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu | |
| Zaman et al. | Biodegradable composites manufactured from low-density polyethylene and thermoplastic sago starch: preparation and characterization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20120625 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20160405 |