RU2740753C1 - Composite biodegradable material based on cellulose and polyangelicalactone - Google Patents
Composite biodegradable material based on cellulose and polyangelicalactone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2740753C1 RU2740753C1 RU2020120586A RU2020120586A RU2740753C1 RU 2740753 C1 RU2740753 C1 RU 2740753C1 RU 2020120586 A RU2020120586 A RU 2020120586A RU 2020120586 A RU2020120586 A RU 2020120586A RU 2740753 C1 RU2740753 C1 RU 2740753C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- cellulose
- polyangelicalactone
- starch
- biodegradation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/06—Unsaturated polyesters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области композиционных полимерных материалов на основе целлюлозы и полиэфиров, и может быть использовано для производства биодеградируемых композитов, применяемых в медицине, для производства упаковочных изделий, тары, а также в космических, авиационных и многих других отраслях промышленности. Более узкая область заявляемого изобретения - биодеградируемые композиционные полимерные материалы на основе полиангеликалактона и целлюлозы.The claimed invention relates to the field of composite polymer materials based on cellulose and polyesters, and can be used for the production of biodegradable composites used in medicine, for the production of packaging products, containers, as well as in space, aviation and many other industries. A narrower area of the claimed invention is biodegradable composite polymer materials based on polyangelicalactone and cellulose.
Альфа-ангеликалактон (5-метил-2(3Н)-фуранон) получают дегидратацией левулиновой (4-оксопентановой) кислоты. Известно, что полимеры альфа-ангеликалактона полиэфирной структуры способны к биодеградации [RU 2309163, 27.10.2007; RU 2482134, 20.05.2013].Alpha-angelicalactone (5-methyl-2 (3H) -furanone) is obtained by dehydration of levulinic (4-oxopentanoic) acid. It is known that alpha-angelicalactone polymers of polyester structure are capable of biodegradation [RU 2309163, 27.10.2007; RU 2482134, 20.05.2013].
На современном этапе развития технологий весьма интенсивно развивается область синтеза новых композиционных материалов, сочетающих высокие прочностные показатели и возможности биодеградации. Для многих областей применения, в том числе одноразовой посуды и упаковочных материалов, важна высокая скорость их биодеградации, позволяющая утилизировать такие отходы в метантенках.At the present stage of technology development, the field of synthesis of new composite materials, combining high strength indicators and the possibility of biodegradation, is developing very intensively. For many areas of application, including disposable tableware and packaging materials, a high rate of biodegradation is important, which makes it possible to dispose of such waste in digesters.
Известны двухслойные материалы из пленок и волокон целлюлозы, полилактидов и полимеров других гидроксикарбоновых кислот [US 5434004, 18.07.1995], предназначенные для использования в качестве упаковочных материалов.Known two-layer materials from films and fibers of cellulose, polylactides and polymers of other hydroxycarboxylic acids [US 5434004, 18.07.1995], intended for use as packaging materials.
Основные недостатки известного продукта заключаются в его низких прочностных показателях.The main disadvantages of the known product are its low strength properties.
Известен композит на основе полилактида и технической целлюлозы [Aji Р. Mathew, Kristiina Oksman, Mohini Sain. Mechanical Properties of Biodegradable Composites from Poly Lactic Acid (PLA) and Microcrystalline Cellulose (MCC). Journal of Applied Polymer Science, Vol. 97, 2014-2025 (2005)].Known composite based on polylactide and technical cellulose [Aji R. Mathew, Kristiina Oksman, Mohini Sain. Mechanical Properties of Biodegradable Composites from Poly Lactic Acid (PLA) and Microcrystalline Cellulose (MCC). Journal of Applied Polymer Science, Vol. 97, 2014-2025 (2005)].
Основным недостатком известного продукта являются его низкие прочностные показатели (разрывное усилие - 45,2 МПа), что обусловлено низкой адгезией между волокном и матрицей композита и отсутствием ковалентного связывания между цепями целлюлозы и полилактида. Следует, однако, отметить, что по прочности на разрыв и модулю Юнга известный продукт превосходит аналогичные композиты из микрокристаллической целлюлозы [СА 2788633, 18.08.2011].The main disadvantage of the known product is its low strength characteristics (breaking strength - 45.2 MPa), which is due to low adhesion between the fiber and the matrix of the composite and the lack of covalent bonding between the cellulose and polylactide chains. However, it should be noted that the known product surpasses similar composites made of microcrystalline cellulose in tensile strength and Young's modulus [CA 2788633, 18.08.2011].
Известен композит, получаемый на основе полилактида и целлюлозы, полученной из бамбука [Tingju Lu, Shimeng Liu, Man Jiang, Xiaoling Xu, Yong Wang, Zeyong Wang, Jan Gou, David Hui, Zuowan Zhou. Effects of modifications of bamboo cellulose fibers on the improved mechanical properties of cellulose reinforced poly(lactic acid) composites. Composites: Part В 62 (2014) 191-197]. Для обеспечения ковалентного связывания между полимерными компонентами целлюлозу обрабатывали водным раствором NaOH, промывали водой и высушивали. Активированную целлюлозу и полилактид перемешивали и прессовали полученный композиционный материал. Известный продукт характеризовался модулем Юнга 2,6 ГПа и прочностью на разрыв 72 МПа.Known composite obtained on the basis of polylactide and cellulose obtained from bamboo [Tingju Lu, Shimeng Liu, Man Jiang, Xiaoling Xu, Yong Wang, Zeyong Wang, Jan Gou, David Hui, Zuowan Zhou. Effects of modifications of bamboo cellulose fibers on the improved mechanical properties of cellulose reinforced poly (lactic acid) composites. Composites: Part B 62 (2014) 191-197]. To ensure covalent bonding between the polymer components, cellulose was treated with an aqueous NaOH solution, washed with water, and dried. The activated cellulose and polylactide were mixed and the resulting composite was pressed. The known product was characterized by a Young's modulus of 2.6 GPa and a tensile strength of 72 MPa.
Основной недостаток известного продукта заключается в его низких прочностных показателях. Известно, что полимеры сетчатой структуры могут иметь более высокие прочностные показатели по сравнению с линейными, цепными полимерами неразветвленной структуры. Отмеченный недостаток известного вещества обусловлен его существенным признаком: отсутствием в структуре его полимерной матрицы разветвлений и элементов сетчатой структуры.The main disadvantage of the known product is its low strength characteristics. It is known that cross-linked polymers can have higher strength properties compared to linear, unbranched chain polymers. The noted disadvantage of the known substance is due to its essential feature: the absence of branches and elements of the network structure in the structure of its polymer matrix.
Известен продукт, получаемый смешиванием и нагреванием целлюлозы, полилактида и малеинового ангидрида [US 6124384, 26.09.2000]. Малеиновый ангидрид в заявляемом продукте обеспечивает прививку, т.е. ковалентное связывание полимера матрицы с поверхностью целлюлозы, а также формирование сетчатой структуры полимерной матрицы и, следовательно, повышение прочностных показателей получаемого композита. Получаемый в соответствии с известным способом композит характеризуется прочностью на разрыв 58-64,5 МПа и модулем упругости на растяжение 3,45-4,1 ГПа.Known product obtained by mixing and heating cellulose, polylactide and maleic anhydride [US 6124384, 26.09.2000]. Maleic anhydride in the claimed product provides grafting, i.e. covalent binding of the matrix polymer with the cellulose surface, as well as the formation of a network structure of the polymer matrix and, consequently, an increase in the strength characteristics of the resulting composite. The composite obtained in accordance with the known method is characterized by a tensile strength of 58-64.5 MPa and a tensile modulus of 3.45-4.1 GPa.
Основные недостатки полимерного композиционного материала заключаются в его низких прочностных показателях и низкой способности к биодеградации, данные по которой в описании патента отсутствуют.The main disadvantages of the polymer composite material are its low strength characteristics and low biodegradability, data on which are absent in the patent description.
Известна биологически разрушаемая композиция на основе диацетата целлюлозы, крахмала и гидролизного лигнина [Ru 2174132, 27.09.2001].Known biodegradable composition based on cellulose diacetate, starch and hydrolysis lignin [Ru 2174132, 27.09.2001].
Основной недостаток полимерного композиционного материала заключаются в его низких прочностных показателях (прочность на разрыв 32-40 МПа).The main disadvantage of a polymer composite material is its low strength characteristics (tensile strength 32-40 MPa).
Наиболее близким к предлагаемому полимерному композиционному материалу является продукт, представляющий собой полимерную композицию, содержащую в качестве армирующего материала целлюлозу, а в качестве привитого полиэфирного связующего сетчатой структуры - полиангеликалактон при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиангеликалактон - 20-70, целлюлоза-остальное [Ru 2687915, 16.05.2019].The closest to the proposed polymer composite material is a product that is a polymer composition containing cellulose as a reinforcing material, and polyangelicalactone as a grafted polyester binder of a network structure with the following ratio of components, wt%: polyangelicalactone - 20-70, cellulose - the rest [Ru 2687915, 16.05.2019].
Основной недостаток полимерного композиционного материала заключается в его медленной биодеградации: потеря веса образцов известного композиционного материала в компостной куче 77 - 100% достигалась в течение 20 недель.The main disadvantage of the polymer composite material is its slow biodegradation: the weight loss of the samples of the known composite material in the compost heap of 77 - 100% was achieved within 20 weeks.
Технический результат изобретения - создан новый композиционный биодеградируемый материал на основе целлюлозы и полиангеликалактона с улучшенными показателями скорости биодеградации.The technical result of the invention is a new composite biodegradable material based on cellulose and polyangelicalactone with improved rates of biodegradation.
Технический результат изобретения достигается тем, что композиционный биодеградируемый материал на основе целлюлозы и привитого сетчатого полиангеликалактона, согласно изобретению, представляет собой полимерную композицию, содержащую в качестве армирующего материала целлюлозу, а в качестве связующих - полиангеликалактон сетчатой структуры и модифицированный газообразным хлористым водородом крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиангеликалактон - 20-60, модифицированный крахмал - 2-10, целлюлоза - остальное.The technical result of the invention is achieved by the fact that the composite biodegradable material based on cellulose and grafted reticulated polyangelicalactone, according to the invention, is a polymer composition containing cellulose as a reinforcing material, and as binders - polyangelicalactone with a net structure and starch modified with gaseous hydrogen chloride in the following ratio components, wt.%: polyangelicalactone - 20-60, modified starch - 2-10, cellulose - the rest.
Нами неожиданно установлено, что крахмал, модифицированный газообразным хлористым водородом, резко ускоряет биодеградацию заявляемого композиционного материала при сохранении его высоких прочностных показателей. Добавки немодифицированного крахмала в количестве 2-10 мас.% не дают значительного прироста скорости биодеградации, а большие добавки крахмала приводят к снижению прочностных показателей композиционного материала. Высокая эффективность крахмала, модифицированного газообразным хлористым водородом, вероятно, обусловлена гидролитическим расщеплением глюкозидных связей, изменением его структуры и образованием нанодисперсных форм крахмала.We unexpectedly found that starch modified with gaseous hydrogen chloride sharply accelerates the biodegradation of the claimed composite material while maintaining its high strength characteristics. Additions of unmodified starch in an amount of 2-10 wt% do not give a significant increase in the rate of biodegradation, and large additions of starch lead to a decrease in the strength characteristics of the composite material. The high efficiency of starch modified with gaseous hydrogen chloride is probably due to the hydrolytic cleavage of glucosidic bonds, changes in its structure, and the formation of nanodispersed forms of starch.
Сравнительный анализ заявляемого изобретения и прототипа показывает, что общими признаками являются:Comparative analysis of the claimed invention and the prototype shows that the common features are:
- в качестве армирующего компонента композиционного материала используется целлюлоза;- cellulose is used as a reinforcing component of the composite material;
- связующие полимерные компоненты привиты к (связаны с) поверхности целлюлозы ковалентными связями;- binder polymer components are grafted to (bound to) the cellulose surface by covalent bonds;
- в качестве связующего компонента используется полиангеликалактон сетчатой структуры.- polyangelicalactone with a network structure is used as a binder.
Заявляемое изобретение характеризуется следующей совокупностью отличительных признаков:The claimed invention is characterized by the following set of distinctive features:
- в качестве дополнительного связующего компонента используют крахмал, модифицированный газообразным хлористым водородом.- starch modified with gaseous hydrogen chloride is used as an additional binder component.
- соотношение компонентов в полимерной композиции, мас.%: крахмал, модифицированный газообразным хлористым водородом, - 2-10, полиангеликалактон - 20-70; целлюлоза - остальное.- the ratio of the components in the polymer composition, wt%: starch modified with gaseous hydrogen chloride - 2-10, polyangelicalactone - 20-70; cellulose is the rest.
Следствием применения крахмала, модифицированного газообразным хлористым водородом, специфики его структуры и молекулярного строения, и экспериментально установленного соотношения компонентов, т.е. отличительных признаков изобретения, является достижение технического результата - относительно быстрой биодеградации полимерной композиции. Это означает, что технический результат и отличительные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи между собой.A consequence of the use of starch modified with gaseous hydrogen chloride, the specificity of its structure and molecular structure, and the experimentally established ratio of components, i.e. the distinctive features of the invention is the achievement of the technical result - relatively rapid biodegradation of the polymer composition. This means that the technical result and distinctive features of the invention are in a causal relationship with each other.
Изобретение подтверждается следующими примерами.The invention is supported by the following examples.
Пример 1. В колбу ротационного испарителя загружали 80 г картофельного крахмала пищевого качества. В барботер емкостью 200 мл загружали 100 мл концентрированной соляной кислоты и соединяли его с колбой испарителя. Поток воздуха, насыщенный хлористым водородом, поступал в роторный испаритель через барботер и отсасывался водоструйным насосом. Крахмал насыщался хлористым водородом во вращающейся колбе роторного испарителя в течение 60 мин, после чего барботер отсоединяли от испарителя и хлористый водород удаляли из крахмала откачкой в вакууме. Полученный порошок модифицированного крахмала использовали в описанных ниже экспериментах.Example 1 A rotary evaporator flask was charged with 80 g of food grade potato starch. A 200 ml bubbler was charged with 100 ml of concentrated hydrochloric acid and connected to the evaporator flask. An air stream saturated with hydrogen chloride entered the rotary evaporator through a bubbler and was sucked off by a water-jet pump. The starch was saturated with hydrogen chloride in a rotating flask of a rotary evaporator for 60 min, after which the bubbler was disconnected from the evaporator and hydrogen chloride was removed from the starch by vacuum pumping. The resulting modified starch powder was used in the experiments described below.
В колбу ротационного испарителя загружали 6,0 г порошка отбеленной целлюлозы, полученной из фильтровальной бумаги, и 0,5 г модифицированного крахмала. Затем во вращающуюся колбу заливали 20 мл 0,012 молярного водного раствора щелочи. Содержимое колбы перемешивали в течение 30 мин. вращением в ротационном испарителе и полностью испаряли воду. После этого в колбу добавляли 3,5 г альфа-ангеликалактона и 0,05 г дикумилпероксида в 20 мл тщательно осушенного тетрагидрофурана. Смесь перемешивали в испарителе 30 мин при комнатной температуре, тетрагидрофуран отгоняли, полученную смесь выгружали и выдерживали при 60°С в течение 2 часов. Получено 10,0 г привитого композиционного материала с соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал, мас.% 60:35:5.In a rotary evaporator flask was charged 6.0 g of bleached filter paper pulp powder and 0.5 g of modified starch. Then, 20 ml of a 0.012 molar aqueous solution of alkali was poured into a rotating flask. The contents of the flask were stirred for 30 minutes. rotation in a rotary evaporator and completely evaporated the water. Thereafter, 3.5 g of alpha-angelicalactone and 0.05 g of dicumyl peroxide in 20 ml of thoroughly dried tetrahydrofuran were added to the flask. The mixture was stirred in an evaporator for 30 min at room temperature, tetrahydrofuran was distilled off, the resulting mixture was discharged and kept at 60 ° C for 2 hours. Received 10.0 g of grafted composite material with a ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch, wt.% 60: 35: 5.
Полученный композит укладывали под пресс и прессовали под давлением 10 МПа при 130°С в течение 30 мин. Композит охлаждали, после чего определяли и рассчитывали его прочность на разрыв. Полученный композит имел прочность на разрыв 73 МПа.The resulting composite was placed under a press and pressed under a pressure of 10 MPa at 130 ° C for 30 min. The composite was cooled, after which its tensile strength was determined and calculated. The resulting composite had a tensile strength of 73 MPa.
Биодеградацию полученного композита размером 10×10×1 мм проводили в компостной куче в аэробных условиях в течение двух недель. Композит практически полностью разрушился, потеря веса составила 95%.The biodegradation of the obtained composite 10 × 10 × 1 mm in size was carried out in a compost heap under aerobic conditions for two weeks. The composite was almost completely destroyed, and the weight loss was 95%.
Пример 2. Аналогично примеру 1, отличие в том, что в колбу загружали 6,3 г целлюлозы и 0,2 г модифицированного крахмала.Example 2. Analogously to example 1, the difference is that 6.3 g of cellulose and 0.2 g of modified starch were loaded into the flask.
Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 63:35:2. Композит имел прочность на разрыв 76 МПа.Received 10.0 g of grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 63: 35: 2. The composite had a tensile strength of 76 MPa.
Биодеградацию полученного композита проводили в тех же условиях. Композит в основном разрушился, потеря веса составила 88%.The biodegradation of the obtained composite was carried out under the same conditions. The composite mostly collapsed, weight loss was 88%.
Пример 3. Аналогично примеру 1, отличие в том, что в колбу загружали 5,5 г целлюлозы и 1,0 г модифицированного крахмала.Example 3. Analogously to example 1, the difference is that 5.5 g of cellulose and 1.0 g of modified starch were loaded into the flask.
Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 55:35:10. Композит имел прочность на разрыв 70 МПа.Received 10.0 g of grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 55:35:10. The composite had a tensile strength of 70 MPa.
Биодеградацию полученного композита проводили в тех же условиях. Композит полностью разрушился, потеря веса составила 98%.The biodegradation of the obtained composite was carried out under the same conditions. The composite completely collapsed, weight loss was 98%.
Пример 4. Аналогично примеру 1, отличие в том, что в колбу загружали 4,5 г целлюлозы и 2,0 г модифицированного крахмала.Example 4. Analogously to example 1, the difference is that 4.5 g of cellulose and 2.0 g of modified starch were loaded into the flask.
Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 45 : 35 : 20. Композит имел прочность на разрыв 61 МПа.Received 10.0 g of a grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 45: 35: 20. The composite had a tensile strength of 61 MPa.
Биодеградацию полученного композита проводили в тех же условиях. Композит полностью разрушился, потеря веса составила 98%.The biodegradation of the obtained composite was carried out under the same conditions. The composite completely collapsed, weight loss was 98%.
Пример 5. Аналогично примеру 1, отличие в том, что в колбу загружали 0,5 г немодифицированного пищевого крахмала.Example 5. Analogously to example 1, the difference is that 0.5 g of unmodified food starch was loaded into the flask.
Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 60:35:5. Композит имел прочность на разрыв 58 МПа.Received 10.0 g of a grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 60: 35: 5. The composite had a tensile strength of 58 MPa.
Биодеградацию полученного композита проводили в тех же условиях. Композит разрушился частично, потеря веса составила 64%.The biodegradation of the obtained composite was carried out under the same conditions. The composite was partially destroyed, weight loss was 64%.
Пример 6 (Прототип). Аналогично примеру 1, отличие в том, что в колбу загружали 6,5 г целлюлозы без добавок крахмала.Example 6 (Prototype). Analogously to example 1, the difference is that 6.5 g of cellulose without starch additives was loaded into the flask.
Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон 65:35. Композит имел прочность на разрыв 78 МПа.Received 10.0 g of grafted composite material with a weight ratio of cellulose: polyangelicalactone 65:35. The composite had a tensile strength of 78 MPa.
Биодеградацию полученного композита проводили в тех же условиях в течение двух недель. Композит разрушился незначительно, потеря веса составила 31%.The biodegradation of the resulting composite was carried out under the same conditions for two weeks. The composite collapsed slightly, weight loss was 31%.
Пример 7. Аналогично примеру 1, отличие в том, что в колбу загружали 7,5 г целлюлозы, 2,0 г ангеликалактона и 0,5 г модифицированного крахмала.Example 7. Analogously to example 1, the difference is that 7.5 g of cellulose, 2.0 g of angelicalactone and 0.5 g of modified starch were loaded into the flask.
Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 75:20:5. Композит имел прочность на разрыв 65 МПа.Received 10.0 g of grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 75: 20: 5. The composite had a tensile strength of 65 MPa.
Биодеградацию полученного композита проводили в тех же условиях. Композит разрушился частично, потеря веса составила 68%.The biodegradation of the obtained composite was carried out under the same conditions. The composite collapsed partially, weight loss was 68%.
Пример 8. Аналогично примеру 1, отличие в том, что в колбу загружали 3,5 г целлюлозы, 6,0 г ангеликалактона и 0,5 г модифицированного крахмала.Example 8. Analogously to example 1, the difference is that 3.5 g of cellulose, 6.0 g of angelicalactone and 0.5 g of modified starch were loaded into the flask.
Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 35:60:5. Композит имел прочность на разрыв 62 МПа.Received 10.0 g of grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 35: 60: 5. The composite had a tensile strength of 62 MPa.
Биодеградацию полученного композита проводили в тех же условиях. Композит разрушился частично, потеря веса составила 76%.The biodegradation of the obtained composite was carried out under the same conditions. The composite was partially destroyed, weight loss was 76%.
Пример 9. Аналогично примеру 1, но вместо порошка отбеленной целлюлозы использовали товарную вискозную целлюлозную ткань.Example 9. Analogously to example 1, but instead of bleached pulp powder, a commercial viscose cellulose fabric was used.
После выгрузки пропитанную ткань укладывали на тефлоновую подложку, выравнивали и выдерживали при 60°С в течение 2 часов. Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 60:35:5. Композит, полученный горячим прессованием, имел прочность на разрыв 79 МПа.After unloading, the impregnated fabric was laid on a Teflon backing, leveled and held at 60 ° C for 2 hours. Received 10.0 g of a grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 60: 35: 5. The hot-pressed composite had a tensile strength of 79 MPa.
Биодеградацию полученного композита размером 10×10×1 мм проводили в компостной куче в аэробных условиях в течение двух недель. Потеря веса композита составила 57%.The biodegradation of the obtained composite 10 × 10 × 1 mm in size was carried out in a compost heap under aerobic conditions for two weeks. The weight loss of the composite was 57%.
Пример 10. Аналогично примеру 1, но вместо порошка отбеленной целлюлозы использовали целлофановую пленку (пленка из вискозной целлюлозы) толщиной 0,05 мм.Example 10. Analogously to example 1, but instead of bleached cellulose powder, a cellophane film (viscose cellulose film) with a thickness of 0.05 mm was used.
После выгрузки пропитанную и набухшую целлофановую пленку укладывали в четыре слоя на тефлоновую подложку, выравнивали и выдерживали при 60°С в течение 2 часов. Получено 10,0 г привитого композиционного материала с массовым соотношением целлюлоза : полиангеликалактон : крахмал 60:35:5. Композит, полученный горячим прессованием, имел прочность на разрыв 72 МПа.After unloading, the impregnated and swollen cellophane film was laid in four layers on a Teflon backing, leveled, and kept at 60 ° C for 2 hours. Received 10.0 g of a grafted composite material with a mass ratio of cellulose: polyangelicalactone: starch 60: 35: 5. The hot-pressed composite had a tensile strength of 72 MPa.
Биодеградацию полученного композита размером 10×10×0,2 мм проводили в компостной куче в аэробных условиях в течение двух недель. Потеря веса композита составила 83%.The biodegradation of the resulting composite 10 × 10 × 0.2 mm in size was carried out in a compost heap under aerobic conditions for two weeks. The weight loss of the composite was 83%.
Как видно из примеров, технический результат заявляемого изобретения проявляется в заявленном интервале соотношений компонентов, масс. %: модифицированный крахмал - 2-10; полиангеликалактон - 20-60; целлюлоза - остальное. За рамками заявленного интервала соотношений, показатели скорости биодеградации и прочности получаемых композитов резко снижаются, т.е. технический результат заявляемого изобретения теряется.As can be seen from the examples, the technical result of the claimed invention is manifested in the claimed range of component ratios, mass %: modified starch - 2-10; polyangelicalactone - 20-60; cellulose is the rest. Outside the stated range of ratios, the rates of biodegradation and strength of the resulting composites are sharply reduced, i.e. the technical result of the claimed invention is lost.
Таким образом, создан новый композиционный биодеградируемый материал на основе целлюлозы, полиангеликалактона и модифицированного крахмала с улучшенными показателями скорости биодеградации.Thus, a new composite biodegradable material based on cellulose, polyangelicalactone, and modified starch with improved rates of biodegradation has been created.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120586A RU2740753C1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Composite biodegradable material based on cellulose and polyangelicalactone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120586A RU2740753C1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Composite biodegradable material based on cellulose and polyangelicalactone |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2740753C1 true RU2740753C1 (en) | 2021-01-20 |
Family
ID=74183773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020120586A RU2740753C1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Composite biodegradable material based on cellulose and polyangelicalactone |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2740753C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124384A (en) * | 1997-08-19 | 2000-09-26 | Mitsui Chemicals, Inc. | Composite resin composition |
| RU2309163C1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-27 | Институт химии и химической технологии СО РАН | Alpha-angelicalactone polymerization product |
| RU2687915C1 (en) * | 2019-02-12 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Composite biodegradable material based on cellulose and polyester |
-
2020
- 2020-06-15 RU RU2020120586A patent/RU2740753C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124384A (en) * | 1997-08-19 | 2000-09-26 | Mitsui Chemicals, Inc. | Composite resin composition |
| RU2309163C1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-10-27 | Институт химии и химической технологии СО РАН | Alpha-angelicalactone polymerization product |
| RU2687915C1 (en) * | 2019-02-12 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Composite biodegradable material based on cellulose and polyester |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ilyas et al. | Development and characterization of sugar palm nanocrystalline cellulose reinforced sugar palm starch bionanocomposites | |
| Henriksson et al. | Cellulose nanopaper structures of high toughness | |
| Trache et al. | Microcrystalline cellulose: Isolation, characterization and bio-composites application—A review | |
| Ansari et al. | Toward semistructural cellulose nanocomposites: the need for scalable processing and interface tailoring | |
| Zhao et al. | Epichlorohydrin-cross-linked hydroxyethyl cellulose/soy protein isolate composite films as biocompatible and biodegradable implants for tissue engineering | |
| Arévalo et al. | Binderless all-cellulose fibreboard from microfibrillated lignocellulosic natural fibres | |
| US6124384A (en) | Composite resin composition | |
| Aziz et al. | Challenges associated with cellulose composite material: Facet engineering and prospective | |
| RU2687915C1 (en) | Composite biodegradable material based on cellulose and polyester | |
| JP6656960B2 (en) | Lignocellulose derivatives in which the phenylpropane unit constituting lignin is chemically modified at the α-position, fibers containing the same, fibers aggregates, compositions containing them, and molded articles | |
| Liu et al. | N-methylol acrylamide grafting bamboo fibers and their composites | |
| Sun et al. | Water-resistant, strong, degradable and recyclable rosin-grafted cellulose composite paper | |
| Hubbe et al. | From Nanocellulose to Wood Particles: A Review of Particle Size vs. the Properties of Plastic Composites Reinforced with Cellulose-based Entities. | |
| EP2681270A2 (en) | Process for manufacturing a thermoformable plasticized composite containing cellulose fiber and a moldable polymer | |
| Mokhothu et al. | Bio-based fillers for environmentally friendly composites | |
| Kwak et al. | High-toughness natural polymer nonwoven preforms inspired by silkworm cocoon structure | |
| RU2740753C1 (en) | Composite biodegradable material based on cellulose and polyangelicalactone | |
| Jo et al. | Cellulose-pulp-based stretchable composite film with hydroxyethyl cellulose and turmeric powder for packaging applications | |
| Nandi et al. | Mechanical, thermo-mechanical and biodegradation behaviors of green-composites prepared from woven structural nettle (Girardinia diversifolia) reinforcement and poly (lactic acid) fibers | |
| Hasan et al. | Physicochemical and morphological properties of microcrystalline cellulose and nanocellulose extracted from coir fibers and its composites | |
| JPH11124485A (en) | Composite resin composition | |
| Du et al. | Preparation and characterization of thermoplastic starch/bamboo shoot processing by-product microcrystalline cellulose composites | |
| JP6792265B2 (en) | Acetylated pulp composition containing an ethylene glycol derivative, a resin composition containing a microfibrillated acetylated pulp, and a method for producing them. | |
| Jeevitha et al. | Preparation and Characterization of Micro Crystalline Cellulose Fiber Reinforced Chitosan based Polymer Composites. | |
| Wang et al. | Biodegradable Poly (Butylene Adipate-Co-Terephthalate) Nanocomposites Reinforced with In Situ Fibrillated Nanocelluloses |