RU2804143C1 - Composite material based on synthetic polymers and method for its production - Google Patents

Composite material based on synthetic polymers and method for its production Download PDF

Info

Publication number
RU2804143C1
RU2804143C1 RU2022112076A RU2022112076A RU2804143C1 RU 2804143 C1 RU2804143 C1 RU 2804143C1 RU 2022112076 A RU2022112076 A RU 2022112076A RU 2022112076 A RU2022112076 A RU 2022112076A RU 2804143 C1 RU2804143 C1 RU 2804143C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
polymer
synthetic
composite material
mixing
Prior art date
Application number
RU2022112076A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Николаевич Мазов
Сергей Михайлович Аншин
Альфия Радифовна Шарафутдинова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Гринбиотех"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Гринбиотех" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Гринбиотех"
Application granted granted Critical
Publication of RU2804143C1 publication Critical patent/RU2804143C1/en

Links

Abstract

FIELD: composite materials.
SUBSTANCE: invention is related to methods for producing a composite material based on synthetic polymers for production of film sheets. The method includes mixing a synthetic thermoplastic polymer, a plasticized polysaccharide as an organic material, a maleated polymer as a binding agent, a resin of plant origin and/or a mixture of terpenes and terpenoids, and/or a mixture of unsaturated fatty acids and resin acids as a dispersant, an amide lubricant or oleates , or one or more of the nonionic surfactants as a processing additive at a mass ratio in parts: organic material - 5-90, binding agent - 5-25, dispersant - 0.3-8, processing additive - 3-8, synthetic polymer - 5-90. Mixing is carried out in a paddle, planetary type mixer or in a turbo mixer, with further compounding of the previously obtained mixture of components in a mixer with paddle rollers, at a melt mixing temperature of 140-210°C, granulating the mixture and drying at 60-100°C for 1-10 hours. Before mixing the components, the process of dehydration of the plasticized polysaccharide is carried out, during which it is dried to a residual moisture content of 5-10% at a temperature of 60-100°C for duration of 3-10 hours in a vacuum oven or drying furnace.
EFFECT: provision of a method for producing a composite material for production of a film sheet with a thickness of 10-15 microns with biodegradable properties.
1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к способу получения композиционного материала на основе синтетических полимеров. The invention relates to a method for producing a composite material based on synthetic polymers.

Традиционными материалами для получения одноразовых упаковочных изделий являются полиэфиры – полиэтилен и полипропилен, – на давно устоявшемся рынке которых введение любых альтернатив воспринимается с огромным трудом ввиду отработанных технологий и высоких характеристик материалов, соответствующих требованиям игроков (производителей и потребителей готовых изделий). Однако применение данных полимеров в больших объемах повлекло за собой экологическую проблему глобального масштаба – загрязнение окружающей среды. Основным недостатком изделий на основе традиционных полиолефинов стала высокая продолжительность полной деградации (100-500 лет) при коротком сроке использования (в среднем 30 мин).Traditional materials for producing disposable packaging products are polyesters - polyethylene and polypropylene - in the long-established market of which the introduction of any alternatives is perceived with great difficulty due to proven technologies and high characteristics of materials that meet the requirements of the players (manufacturers and consumers of finished products). However, the use of these polymers in large volumes has resulted in an environmental problem on a global scale - environmental pollution. The main disadvantage of products based on traditional polyolefins is the high duration of complete degradation (100-500 years) with a short period of use (on average 30 minutes).

Как решение проблемы загрязнения окружающей среды заинтересованным обществом рассматривается и вводится практика сбора, сортировки и вторичной переработки пластиковых отходов. Процесс повторной переработки бывшего в применении пластика часто ограничен влиянием таких факторов, как не полимерные загрязнения, прогрессирующая деградация свойств. Следовательно, качество получаемой продукции из вторичных полимеров, как правило, ниже, чем из первичного полимерного сырья, отсюда – ограниченность сфер применения в конечных изделиях, восстановленный материал низкого качества. Таким образом процессы рециклинга в силу ограниченной термостабильности полимеров не решают проблему природной среды.As a solution to the problem of environmental pollution, the practice of collecting, sorting and recycling plastic waste is being considered and introduced by the interested society. The process of recycling used plastic is often limited by the influence of factors such as non-polymer contamination and progressive degradation of properties. Consequently, the quality of products obtained from secondary polymers is, as a rule, lower than from primary polymer raw materials, hence the limited scope of application in final products, and the recovered material is of low quality. Thus, recycling processes, due to the limited thermal stability of polymers, do not solve the problem of the natural environment.

Существующие в мире альтернативными традиционным пластикам решения в области материалов одноразовых изделий повседневного спроса условно можно разделить на несколько групп:Solutions existing in the world in the field of materials for disposable everyday products as alternatives to traditional plastics can be divided into several groups:

- Бумажный материал;- Paper material;

- Тканный материал;- Woven material;

- Биоразлагаемые материалы, в том числе полимеры биологического происхождения, полимеры на основе ископаемого сырья, синтетически полученные полимеры (полилактиды, PLA – полимолочная кислота, PHA – полигидроксиалканоаты, крахмальные смеси, PBS – полибутилен сукцинат, PBAT полибутиратадипинтерефталат и др.);- Biodegradable materials, including polymers of biological origin, polymers based on fossil raw materials, synthetically produced polymers (polylactides, PLA - polylactic acid, PHA - polyhydroxyalkanoates, starch mixtures, PBS - polybutylene succinate, PBAT polybutyrate adipine terephthalate, etc.);

- Традиционные полимеры с добавлением биоразлагаемых добавок.- Traditional polymers with the addition of biodegradable additives.

Преимуществом бумажных изделий является простота утилизации, короткие сроки полного разложения. Однако на производство бумажных изделий затрачивается огромный объем ресурсов, в несколько раз превышающий объем ресурсов для получения пластиковых изделий, а именно электроэнергии, а также водных ресурсов, которые в конечном итоге загрязняют окружающую среду в виде токсичных сточных вод. При этом стоит учесть, что, не смотря на возобновляемость сырья, для обеспечения рынка без вреда окружающей среде использование первичной древесины невозможно, а макулатура требует больших ресурсных затрат. К тому же бумажные изделия могут применяться всего один раз. Они имеют низкую прочность и не влагоустойчивы. Разлагаясь на свалке, бумага выделяет газ метан, парниковый эффект от которого в десятки раз выше, чем от CO2.The advantage of paper products is their ease of disposal and short complete decomposition time. However, the production of paper products requires a huge amount of resources, several times greater than the amount of resources for producing plastic products, namely electricity, as well as water resources, which ultimately pollute the environment in the form of toxic wastewater. It is worth considering that, despite the renewability of raw materials, it is impossible to use virgin wood to provide a market without harming the environment, and waste paper requires large resource costs. In addition, paper products can only be used once. They have low strength and are not moisture resistant. When paper decomposes in a landfill, it emits methane gas, the greenhouse effect of which is tens of times higher than that of CO 2 .

Основные недостатки многоразовых тканных материалов в виде сумок и авосек предлагаются на рынке, как альтернатива пластиковым пакетам: не гигиеничность повторного применения; при импульсивных покупках, которые могут совершатся ежедневно, как правило сумок не оказывается у покупателя с собой. Частое приобретение тканной сумки делает ее дорогой и экологически небезопасной.The main disadvantages of reusable fabric materials in the form of bags and shopping bags are offered on the market as an alternative to plastic bags: they are not hygienic for reuse; When making impulsive purchases that can be made every day, as a rule, the buyer does not have bags with him. Frequently purchasing a fabric bag makes it expensive and environmentally unsafe.

Как альтернативное решение традиционному пластику распространение в мире получили биополимеры. Согласно последним данным Европейского института биопластиков (European Bioplastics) и научно-исследовательского института nova-Institute (Хюрт, Германия), которые являются ведущими в исследованиях области биополимеров, глобальные производственные мощности по выпуску биоразлагаемых пластиков в 2018 году составили 1,11 млн. тонн. В структуре потребления крупнейшей областью применения биопластмасс является упаковка - 65% от общего рынка биопластиков. Использования биопластиков во всех сегментах рынка ежегодно увеличивается, обусловлено растущим спросом на устойчивые продукты со стороны потребителей и брендов, поскольку растет понимание воздействия на окружающую среду и понимание необходимости уменьшить зависимость от ископаемых ресурсов. Также росту рынка способствуют постоянные достижения и инновации в индустрии биопластиков в новых материалах с улучшенными свойствами и новыми функциональными возможностями. Использование биопластика стимулируют условия правовой основы государств, где проблему загрязнения окружающей стараются решать на уровне правительства. As an alternative solution to traditional plastic, biopolymers have become widespread around the world. According to the latest data from the European Bioplastics Institute and the nova-Institute (Hürth, Germany), which are leaders in biopolymer research, global biodegradable plastics production capacity was 1.11 million tons in 2018. In the consumption structure, the largest area of application of bioplastics is packaging - 65% of the total bioplastics market. The use of bioplastics across all market segments is increasing annually, driven by growing demand for sustainable products from consumers and brands, as awareness of the environmental impact and the need to reduce dependence on fossil resources grows. Also fueling market growth are ongoing advances and innovations in the bioplastics industry in new materials with improved properties and new functionality. The use of bioplastics is stimulated by the legal framework of states where they are trying to solve the problem of environmental pollution at the government level.

Основными типами биоразлагаемых пластиков на основе биологических веществ для упаковки являются такие биополимеры, как PLA (полимолочная кислота), PHA (полигидроксиалканоаты). Недостатками применения приведенных примеров биоразлагаемых полимеров в чистом виде является высокая стоимость и ограниченность в применении ввиду их физико-механических характеристик.The main types of biodegradable plastics based on biological substances for packaging are biopolymers such as PLA (polylactic acid), PHA (polyhydroxyalkanoates). The disadvantages of using the above examples of biodegradable polymers in their pure form are the high cost and limited application due to their physical and mechanical characteristics.

Первую компанию по производству биополимеров в 1983 году создали Imperial Chemical Industries (ICI) и фирма венчурного капитала Marlborough Teeside Management (Великобритания). Также одним из первопроходцев в сфере биополимеров является компания Novamont. С 1989 года с начала своего основания компания вела исследования в области биопластиков и за время своего существования выпустила несколько поколений растительного пластика «Mater-Bi». Известность на мировом рынке биоразлагаемых материалов получил полимер химической корпорации BASF марки ecovio®. BASF предлагает сертифицированный компостируемый и в основном био-основанный полимер с 2006 года. Он состоит из компостируемого полимера BASF ecoflex®, полилактидной кислоты (PLA) и других добавок.The first biopolymer production company was created in 1983 by Imperial Chemical Industries (ICI) and the venture capital firm Marlborough Teeside Management (UK). Novamont is also one of the pioneers in the field of biopolymers. Since its founding in 1989, the company has conducted research in the field of bioplastics and during its existence has released several generations of plant-based plastic “Mater-Bi”. The ecovio® brand polymer from the BASF chemical corporation has become famous in the world market of biodegradable materials. BASF has been offering certified compostable and primarily bio-based polymer since 2006 of the year. It consists of BASF ecoflex® compostable polymer, polylactic acid (PLA) and other additives.

На российском рынке для биоразложения изделий используют импортные оксо-разлагающие добавки. Такие мастербатчи не изменяют производственного процесса и не оказывают значительного влияния на изменение стоимости получаемых изделий ввиду их низкой концентрации (1-3%) в общей массе сырья. Мировым лидером и пионером в разработке добавок для производства биоразлагаемых изделий на основе обычных пластмасс является Symphony Environmental (Великобритания) с добавкой D2W (degradable to water), которая содержит соли металла и вводится в полимер в соотношении 1% добавки к 99% основного материала. Добавка вызывает распад изделия на мелкие хлопья. Прежде, чем микропластик начнет разлагаться, его фрагменты распространяются в окружающей среде, наносят вред ее обитателям, попадая в пищевую цепочку. On the Russian market, imported oxo-decomposing additives are used to biodegrade products. Such masterbatches do not change the production process and do not have a significant impact on changes in the cost of the resulting products due to their low concentration (1-3%) in the total mass of raw materials. The world leader and pioneer in the development of additives for the production of biodegradable products based on conventional plastics is Symphony Environmental (UK) with the D2W (degradable to water) additive, which contains metal salts and is introduced into the polymer in a ratio of 1% additive to 99% of the base material. The additive causes the product to disintegrate into small flakes. Before microplastic begins to decompose, its fragments spread throughout the environment, harming its inhabitants and entering the food chain.

Технические решения, основанные на применении специальных добавок и наполнителей для традиционных синтетических пластиков, не заменяют или только частично заменяют углеводородное сырье возобновляемым, однако такие способы позволяют сохранить действующую модель потребления, на которой держится мировая экономика, и радикально снизить вред использования пластиковых изделий, в первую очередь одноразовых пакетов, на окружающую среду.Technical solutions based on the use of special additives and fillers for traditional synthetic plastics do not replace or only partially replace hydrocarbon raw materials with renewable ones, however, such methods make it possible to maintain the current consumption model on which the world economy is based and to radically reduce the harm of using plastic products, in the first place queue of disposable bags, on the environment.

Ближайшими аналогами изобретения являются полимерные компаунды на основе синтетических полимеров, крахмала и функциональных добавок, полученные в условиях экструзионной обработки, предназначенные для изготовления пленочных изделий. The closest analogues of the invention are polymer compounds based on synthetic polymers, starch and functional additives, obtained under extrusion processing conditions, intended for the manufacture of film products.

Существует ряд близких патентов, действующих и не действующих, зарегистрированных в России отечественными и зарубежными организациями и физическими лицами.There are a number of related patents, valid and not valid, registered in Russia by domestic and foreign organizations and individuals.

Известны композиции, состоящие из нескольких фаз (патент RU 2476465, C08L 67/02, C08L 3/02, C08J 5/18, C08L 101/16, опубл. 27.02.2013 г., патент RU 2479607, C08L 67/02, C08L 3/02, C08J 5/18, B82B 1/00, опубл. 20.04.2013 г.)  В частности, одна из фаз является гидрофобным полимером, несовместимым с крахмалом. Может представлять собой полимеры с модулем упругости менее чем 200 МПа и предельным удлинением более чем 500%, смешанные алифатически-ароматические полиэфиры дикислоты/диола. Алифатические кислоты выбраны из одного из янтарной, адипиновой, азелаиновой, себациновой, ундекандикарбоновой, додекандикарбоновой, брассиловой кислоты или их смесей. Гидрофобную матрицу могут представлять биоразлагаемые полимеры, такие как полигидроксиалканоаты, полиэфиры и полиамиды. Вторая фаза – крахмальная – деструктурированные природные крахмалы в форме наночастиц размерами менее 0,3 мкм. Третья – неупругий и хрупкий полимер (полимолочная и полигликолевая кислота). Композиция подходит для получения сумок и упаковочных материалов из упругих прочных тонких пленок. Compositions consisting of several phases are known (patent RU 2476465, C08L 67/02, C08L 3/02, C08J 5/18, C08L 101/16, published 02.27.2013, patent RU 2479607, C08L 67/02, C08L 3/02, C08J 5/18, B82B 1/00, published 04/20/2013)  In particular, one of the phases is a hydrophobic polymer incompatible with starch. May be polymers with an elastic modulus of less than 200 MPa and an ultimate elongation of more than 500%, mixed aliphatic-aromatic diacid/diol polyesters. The aliphatic acids are selected from one of succinic, adipic, azelaic, sebacic, undecanedicarboxylic, dodecanedicarboxylic, brassilic acid or mixtures thereof. The hydrophobic matrix can be biodegradable polymers such as polyhydroxyalkanoates, polyesters and polyamides. The second phase is starch - destructured natural starches in the form of nanoparticles less than 0.3 microns in size. The third is an inelastic and brittle polymer (polylactic and polyglycolic acid). The composition is suitable for producing bags and packaging materials from elastic, durable thin films.

Известна биологически разрушаемая термопластичная композиция из ПЭНП в том числе отходы ПЭНП (60-70%), крахмала (18-24%), глицерина (9-12%) и сорбитола (3-4%). Температура переработки 140-150 °С (патент RU 2645677, C08L 23/06, C08L 3/02, C08K 5/053, опубл. 27.02.2018 г.). Композиция обладает биологической разрушаемостью после срока эксплуатации в течение 18 месяцев. Предназначена для получения пленок экструдированием гранулята на экструдере с щелевой головкой. A biologically degradable thermoplastic composition made from LDPE is known, including waste LDPE (60-70%), starch (18-24%), glycerin (9-12%) and sorbitol (3-4%). Processing temperature 140-150 °C (patent RU 2645677, C08L 23/06, C08L 3/02, C08K 5/053, published 02/27/2018). The composition is biologically degradable after a service life of 18 months. Designed to produce films by extruding granulate on an extruder with a slotted head.

Известна биологически разрушаемая термопластичная композиция, содержащая пористый кукурузный крахмал (патент RU 2691988, C08L 23/06, C08L 3/04, C08K 5/053, C08K 7/22, C08L 101/16, опубл. 19.06.2019 г.). В состав термопластичного крахмала входит пористый кукурузный крахмал, полученный биокаталитическим гидролизом нативного кукурузного крахмала в присутствии амилолитических ферментов, при следующем соотношении компонентов, масс. %: пористый кукурузный крахмал 18,0-21, глицерин 9,0-10,5, сорбитол 3,0-3,5, полиэтилен низкой плотности остальное.A biologically degradable thermoplastic composition containing porous corn starch is known (patent RU 2691988, C08L 23/06, C08L 3/04, C08K 5/053, C08K 7/22, C08L 101/16, published 06/19/2019). The composition of thermoplastic starch includes porous corn starch obtained by biocatalytic hydrolysis of native corn starch in the presence of amylolytic enzymes, with the following ratio of components, mass. %: porous corn starch 18.0-21, glycerin 9.0-10.5, sorbitol 3.0-3.5, low-density polyethylene the rest.

Известен способ получения рукавной бесшовной оболочки для упаковки пищевых продуктов на основе термопластичного крахмала и/или термопластичного производного крахмала и дополнительного полимера природного или синтетического (патент PL 333530 А1, A22C 13/00, C08J 5/18, C08L 3/02, опубл. 06.12.1999 г., патент HU 0100774 А2, A22 C13/00, C08L 3/02, C08L 3/06, опубл. 28.06.2001 г., патент PL 344485 А1, A22C 13/00, B29C 49/04, B65D 65/46, C08J 5/16, C08J 5/18, C08L 3/00, C08L 3/02, C08L 3/06, C08L 75/06, опубл. 05.11.2001 г.).There is a known method for producing a seamless tubular casing for food packaging based on thermoplastic starch and/or thermoplastic starch derivative and an additional natural or synthetic polymer (patent PL 333530 A1, A22C 13/00, C08J 5/18, C08L 3/02, publ. 06.12 .1999, patent HU 0100774 A2, A22 C13/00, C08L 3/02, C08L 3/06, published June 28, 2001, patent PL 344485 A1, A22C 13/00, B29C 49/04, B65D 65 /46, C08J 5/16, C08J 5/18, C08L 3/00, C08L 3/02, C08L 3/06, C08L 75/06, published 11/05/2001).

Среди зарубежных патентов, относящихся к исследуемой области, основная часть документов приходится на патентовладельцев из Китая, также встречаются патенты Кореи, Тайваня, заявки США.Among the foreign patents related to the field under study, the bulk of the documents are from patent holders from China; there are also patents from Korea, Taiwan, and US applications.

Известен состав на основе крахмала (патента KR 100458042, C08K 5/05, C08L 23/08, C08L 23/26, C08L3/02, опубл. 19.03.2003г.), привитого глицидилметакрилатом полиэтилена, пластификатора (из глицерина, этиленгликоля, пропиленгликоля, низкомолекулярного поливинилового спирта и сорбита), инициатора, (из бензоилпероксида; дикумилпероксида; изобутирилпероксида; 2,2-бис (трет-бутилперокси) бутана), автоокислителя (из олеамида, олеата марганца, стеарата марганца, олеата железа, стеарата железа и их смесей). A known composition is based on starch (patent KR 100458042, C08K 5/05, C08L 23/08, C08L 23/26, C08L3/02, publ. 03/19/2003), grafted with polyethylene glycidyl methacrylate, plasticizer (from glycerin, ethylene glycol, propylene glycol) la, low molecular weight polyvinyl alcohol and sorbitol), initiator, (from benzoyl peroxide; dicumyl peroxide; isobutyryl peroxide; 2,2-bis(tert-butylperoxy) butane), autooxidizer (from oleamide, manganese oleate, manganese stearate, ferrous oleate, ferrous stearate and mixtures thereof) .

Известен состав, включающий кроме полиэтилена и крахмала биоразлагаемую смолу на основе политетраметилен-сукцината выбранную из алифатического полиэфира, адипата политетраметилена, полипропиолактона, поликапролактона, полимолочной кислоты и полигидроксибутила (патент KR 100484721 B1, C08L 23/06, C08L3/00, C08L 67/00, опубл. 20.04.2005 г.).A known composition includes, in addition to polyethylene and starch, a biodegradable resin based on polytetramethylene succinate selected from aliphatic polyester, polytetramethylene adipate, polypropiolactone, polycaprolactone, polylactic acid and polyhydroxybutyl (patent KR 100484721 B1, C08L 23/06, C08L3/00, C08 L 67/00 , published April 20, 2005).

Известен состав, включающий кроме полиэтилена и крахмала, связующий агент (малеиновый ангидрид, метакриловый ангидрид или малеимид), инициатор радикала (бензоилпероксид, ди-трет-бутилпероксид, азобисизобутиронитрил, трет-бутилгидропероксид, дикумилпероксид, Lupersol IOI (Pennwalt) Co.) или Perkadox-14 (Akzo Co.)), автоокислитель (олеат марганца, стеарат марганца, олеат железа (II), стеарат железа (II) и их смеси), пластификатор (олеамид, витон или эрукамид), сомономер акрилонитрила, или стирола, или этилакрилата (патент KR 960012444 В1, C08L 1/00, C08L 101/00, C08L 101/16, C08L 23/04, C08L 23/06, C08L 3/00, C08L 3/02, опубл. 20.09.1996 г.).A known composition includes, in addition to polyethylene and starch, a coupling agent (maleic anhydride, methacrylic anhydride or maleimide), a radical initiator (benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, azobisisobutyronitrile, tert-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, Lupersol IOI (Pennwalt) Co.) or Perkadox -14 (Akzo Co.), autooxidizer (manganese oleate, manganese stearate, iron(II) oleate, iron(II) stearate and mixtures thereof), plasticizer (oleamide, viton or erucamide), acrylonitrile or styrene or ethyl acrylate comonomer (patent KR 960012444 B1, C08L 1/00, C08L 101/00, C08L 101/16, C08L 23/04, C08L 23/06, C08L 3/00, C08L 3/02, published 09/20/1996).

Известна композиция, включающая гранулированный крахмал и полиэтилен, связанные компатибилизаторами (малеиновым ангидридом, акриловой и/или метакриловой кислотами) – не включает в себя пластификатора (патент US 7608649 B2, C08L 101/00, C08L 23/06, C08L 3/00, C08L 3/02, C08L 89/00, C09J 199/00, D21H 19/54, опубл. 27.10.2009 г.). A known composition includes granulated starch and polyethylene bound by compatibilizers (maleic anhydride, acrylic and/or methacrylic acids) - does not include a plasticizer (patent US 7608649 B2, C08L 101/00, C08L 23/06, C08L 3/00, C08L 3/02, C08L 89/00, C09J 199/00, D21H 19/54, published 10/27/2009).

Известны композиции, в одну из которых входят кукурузный крахмал, ПВД, сополимер этиленакриловой кислоты, гидроксид натрия; в другую – крахмал, сополимер этиленакриловой кислоты, соли стеариновой кислоты и как дополнительный полимер полиэтилен (патент US 5449708 А, C08L 3/02, C08L 23/08, C08L 3/00, C08L 89/00, опубл. 12.09.1995 г., патент US 5162392 А, B29C 45/00, C08L 23/06, C08L 3/02, опубл. 10.11.1992 г.).There are known compositions, one of which includes corn starch, PVD, ethylene acrylic acid copolymer, sodium hydroxide; in the other - starch, a copolymer of ethylene acrylic acid, a salt of stearic acid and, as an additional polymer, polyethylene (patent US 5449708 A, C08L 3/02, C08L 23/08, C08L 3/00, C08L 89/00, published 09/12/1995 , patent US 5162392 A, B29C 45/00, C08L 23/06, C08L 3/02, published 11/10/1992).

Известен состав, включающий пластифицированную матрицу желатинизированного крахмалистого материала и сополимера этилена и акриловой кислоты, дополнительно включает полиэтилен, нейтрализующим агентом является аммиак (патент EP 0032802 B1, C08J 5/18, C08K 3/28, C08K 5/00, C08L 1/00, C08L 101/00, C08L 23/00, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 27/00, C08L 3/00, C08L 3/02, C08L 33/00, C08L 33/02, C08L 89/00, опубл. 29.07.1981 г.).A known composition includes a plasticized matrix of gelatinized starchy material and a copolymer of ethylene and acrylic acid, additionally including polyethylene, the neutralizing agent is ammonia (patent EP 0032802 B1, C08J 5/18, C08K 3/28, C08K 5/00, C08L 1/00, C08L 101/00, C08L 23/00, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 27/00, C08L 3/00, C08L 3/02, C08L 33/00, C08L 33/02, C08L 89/00, published July 29, 1981).

Известны многокомпонентные материалы, предназначенные, в частности, для мульчирующих пленок, где применяется несколько наполнителей, дополнительно к крахмалу могут вводиться бурые водоросли, кукурузная солома, порошок древесного угля (патент CN 107820970 A, A01G 13/02, C08L 23/06, C08L 3/02, C08L 51/02, опубл. 23.03.2018 г., патент KR 101307194 B1, C08K 3/04, C08L 101/16, C08L 23/02, C08L 3/02, опубл. 11.09.2013 г., патент KR 101542604 B1, C08J 5/18, C08L 101/16, C08L 23/06, C08L 97/02, опубл. 06.08.2015 г.)Multicomponent materials are known, intended, in particular, for mulching films, where several fillers are used; in addition to starch, brown algae, corn stover, charcoal powder can be added (patent CN 107820970 A, A01G 13/02, C08L 23/06, C08L 3 /02, C08L 51/02, published 03.23.2018, patent KR 101307194 B1, C08K 3/04, C08L 101/16, C08L 23/02, C08L 3/02, published 09.11.2013, patent KR 101542604 B1, C08J 5/18, C08L 101/16, C08L 23/06, C08L 97/02, published 08/06/2015)

Известно изобретение, в котором агентом, способствующим деградации, в составе биоразлагающей добавки приводится кокосовое волокно, а масло кокоса приводится в качестве связующего (патент CN 101787156 B, C08J 3/22, C08K 3/26, C08K 3/34, C08K 5/098, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, опубл. 25.12.2013 г.).An invention is known in which coconut fiber is included as a degradation agent as part of a biodegradable additive, and coconut oil is used as a binder (patent CN 101787156 B, C08J 3/22, C08K 3/26, C08K 3/34, C08K 5/098 , C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, published 12/25/2013).

Известны изобретения для тонкопленочного материала, содержащие пищевой крахмал, глицерин, дигликоль, стеариновую кислоту, стеарат кальция, моноглицерид, этилен-метилакрилат, полиэтилен; отличаются наличием в одном – сорбиерита, во другом – бутандиола, в третьем – сополимера этилена и акрилата, сополимера этилена и винилацетата (патент CN 101942116 В, C08K5/04, C08K 5/053, C08K 5/098, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, опубл. 08.02.2012 г., патент CN 101935408 B, B29B 9/06, B29C 48/92, B65D 33/02, B65D 65/46, B65F 1/00, C08K 13/02, C08K 5/053, C08K 5/06, C08K 5/09, C08K 5/098, C08K 5/103, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, опубл. 25.04.2012 г., патент CN 102134333 B, C08K 5/053, C08K 5/06, C08K 5/098, C08K 5/103, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, опубл. 17.04.2013 г.).There are known inventions for thin film material containing food starch, glycerin, diglycol, stearic acid, calcium stearate, monoglyceride, ethylene methyl acrylate, polyethylene; differ in the presence of sorbierite in one, butanediol in the other, a copolymer of ethylene and acrylate, a copolymer of ethylene and vinyl acetate in the third (patent CN 101942116 B, C08K5/04, C08K 5/053, C08K 5/098, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, publ. 02/08/2012, patent CN 101935408 B, B29B 9/06, B29C 48/92, B65D 33/02, B65D 65/46, B65F 1/00, C08K 13/ 02, C08K 5/053, C08K 5/06, C08K 5/09, C08K 5/098, C08K 5/103, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, published 04/25/2012, patent CN 102134333 B, C08K 5/053, C08K 5/06, C08K 5/098, C08K 5/103, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, published 04/17/2013).

Известно изобретение пластикового пакета на основе модифицированного крахмала и полиэтилена вносится гидропероксид инозин дифосфат (IDP) (патент CN 102050260 B, B29C 49/78, B65D 30/02, C08L 23/06, C08L 5/14, опубл. 12.06.2013 г.).The invention of a plastic bag based on modified starch and polyethylene is known, inosine diphosphate hydroperoxide (IDP) is added (patent CN 102050260 B, B29C 49/78, B65D 30/02, C08L 23/06, C08L 5/14, published 06/12/2013 ).

Известно изобретение, раскрывающее композитный материал из полиэтилена, кукурузного крахмала, наполнителя (предпочтительно сульфат кальция), пластификатора (предпочтительно стеарат натрия). Гранулирование осуществляют на двухшнековом экструдере при температуре головки предпочтительно 100°С, при вращении шнеков со скоростью 110 об/мин (патент CN 102161797 B, C08K 3/30, C08K 5/098, C08L 23/08, C08L 3/02, опубл. 11.07.2012 г.).An invention is known that discloses a composite material of polyethylene, corn starch, filler (preferably calcium sulfate), plasticizer (preferably sodium stearate). Granulation is carried out on a twin-screw extruder at a head temperature of preferably 100°C, with the screws rotating at a speed of 110 rpm (patent CN 102161797 B, C08K 3/30, C08K 5/098, C08L 23/08, C08L 3/02, publ. July 11, 2012).

Известен способ получения тонкой пленки (патент CN 103044715 B, C08K 5/09, C08K 5/12, C08K 5/39, C08L 23/06, C08L 3/02, C08L 67/04, опубл. 14.102015 г.). В данном случае крахмал является больше основной составляющей (40-60%), чем наполнителем. Полиэтилена в составе – 8-15%. Остальное – диоктилфталат, тиокарбамапат натрия, стеариновая кислота, ацетон, полигидроксибутирата.There is a known method for producing a thin film (patent CN 103044715 B, C08K 5/09, C08K 5/12, C08K 5/39, C08L 23/06, C08L 3/02, C08L 67/04, publ. 10/14/2015). In this case, starch is more of a main component (40-60%) than a filler. Polyethylene composition – 8-15%. The rest is dioctyl phthalate, sodium thiocarbamate, stearic acid, acetone, polyhydroxybutyrate.

Известно изобретение, в котором в качестве вспомогательных веществ применены пластификатор – из трибутилцитрата, минерального масла, мочевины и формамида; смазка твердая - стеарат магния; термостабилизатор – трифенилфосфит (патент CN 103483850 B, C08L 101/00, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, C08L 5/00, C08L 67/04, опубл. 10.08.2016 г.)An invention is known in which a plasticizer is used as auxiliary substances - from tributyl citrate, mineral oil, urea and formamide; solid lubricant - magnesium stearate; thermal stabilizer - triphenylphosphite (patent CN 103483850 B, C08L 101/00, C08L 23/06, C08L 23/08, C08L 3/02, C08L 5/00, C08L 67/04, published 08/10/2016)

Известна биоразлагаемая пленка, в которую дополнительно входит 0,5-3 % микрокристаллической целлюлозы, 1-2 % стеарата цинка (патент CN 104098791 B, C08K 3/30, C08K 5/053, C08K 5/07, C08K 5/098, C08L 1/02, C08L 23/06, C08L 23/30, C08L 3/02, опубл. 13.04.2016 г.). Материал получают в три стадии: а) Термопластификация крахмала происходит при высокоскоростном смешении и термическом воздействии на смесь крахмала, воды, глицерина и мочевины, после охлаждения смесь измельчается. б) Термопластичный крахмал и другие исходные материалы с полиэтиленом равномерно смешиваются и экструдируются в гранулы с помощью двухшнекового экструдера. с) Далее смесь выдувается в пленку.A biodegradable film is known, which additionally contains 0.5-3% microcrystalline cellulose, 1-2% zinc stearate (patent CN 104098791 B, C08K 3/30, C08K 5/053, C08K 5/07, C08K 5/098, C08L 1/02, C08L 23/06, C08L 23/30, C08L 3/02, published 04/13/2016). The material is obtained in three stages: a) Thermoplasticization of starch occurs with high-speed mixing and thermal exposure to a mixture of starch, water, glycerin and urea; after cooling, the mixture is crushed. b) Thermoplastic starch and other raw materials with polyethylene are uniformly mixed and extruded into granules using a twin screw extruder. c) Next, the mixture is blown into film.

Известно изобретение, в котором ускорителем разложения пластикового пакета является 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропан (патент CN 104927318 A, B65D 65/46, C08K 13/02, C08K 3/26, C08L 1/28, C08L 23/06, C08L 25/10, C08L 29/04, C08L 3/02, C08L 3/04, C08L 5/08, C08L 67/04, опубл. 23.09.2015 г.).An invention is known in which the decomposition accelerator of a plastic bag is 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane (patent CN 104927318 A, B65D 65/46, C08K 13/02, C08K 3/26, C08L 1/28, C08L 23/ 06, C08L 25/10, C08L 29/04, C08L 3/02, C08L 3/04, C08L 5/08, C08L 67/04, publ. 09/23/2015).

Пересекаются с вышеперечисленными по составу также изобретения таких документов, как (патент CN 102226020 B, B29B 9/06, B29C 48/92, C02F 11/00, C02F 11/12, C08K 11/00, C08K 13/08, C08L 23/06, C08L 23/12, опубл. 21.11.2012 г., патент CN 107083028 A, C08K 13/02, C08K 3/34, C08K 5/098, C08L 29/04, C08L 3/02, C08L 67/00, C08L 67/04, C08L 71/02, опубл. 22.08.2017 г., патент CN 107417982 A, B65D 65/46, C08K 5/20, C08L 1/28, C08 L23/06, C08L 23/08, C08L 29/04, C08L 3/02, C08L 67/04, C08L 71/02, опубл.01.12.2017 г., патент CN 107602939 A, B29B 9/06, C08K 5/42, C08L 23/06, C08L 3/02, C08L 67/04, C08L 97/02, опубл. 19.01.2018 г., патент CN 109111635 А, C08J 5/18, C08K 3/22, C08K 5/11, C08K 7/06, C08L 23/06, C08L 3/02, C08L 5/00, C08L 97/02, опубл. 01.01.2019 г.).The inventions of such documents as (patent CN 102226020 B, B29B 9/06, B29C 48/92, C02F 11/00, C02F 11/12, C08K 11/00, C08K 13/08, C08L 23) also overlap with the above in composition 06, C08L 23/12, published 11/21/2012, patent CN 107083028 A, C08K 13/02, C08K 3/34, C08K 5/098, C08L 29/04, C08L 3/02, C08L 67/00, C08L 67/04, C08L 71/02, published 08/22/2017, patent CN 107417982 A, B65D 65/46, C08K 5/20, C08L 1/28, C08 L23/06, C08L 23/08, C08L 29 /04, C08L 3/02, C08L 67/04, C08L 71/02, publ. 12/01/2017, patent CN 107602939 A, B29B 9/06, C08K 5/42, C08L 23/06, C08L 3/02 , C08L 67/04, C08L 97/02, published 01/19/2018, patent CN 109111635 A, C08J 5/18, C08K 3/22, C08K 5/11, C08K 7/06, C08L 23/06, C08L 3/02, C08L 5/00, C08L 97/02, published 01/01/2019).

Известно изобретение, в котором описывается применение в качестве фоторазлагающего агента один или несколько из бензофенона, ароматического кетона, ароматического амина, ацетофенона, ацетилацетоната железа, оксима 2-гидрокси-4-метилацетофенона, стеарата железа (патент CN 105778452 A, B29C 48/92, C08K 13/02, C08K 3/26, C08L 23/06, C08L 29/04, C08L 3/10, C08 L5/08, C08L 67/02, C08L 67/04, C08L 71/02, опубл. 20.07.2016 г.).An invention is known that describes the use of one or more of benzophenone, an aromatic ketone, an aromatic amine, acetophenone, ferric acetylacetonate, 2-hydroxy-4-methylacetophenone oxime, ferric stearate as a photodegrading agent (patent CN 105778452 A, B29C 48/92, C08K 13/02, C08K 3/26, C08L 23/06, C08L 29/04, C08L 3/10, C08 L5/08, C08L 67/02, C08L 67/04, C08L 71/02, published 07/20/2016 G.).

Известно изобретение, в котором следующий ряд термофотоокисляющих агентов деструкции – диоксид титана, n-октилферроцен, хлорид железа, полиизобутилен, ацетилацетон никеля нитрозилхлорид, стеариновая кислота, стеариловый спирт, октадециловый спирт, додецилбензол один или более; термоокислительный деструктор, содержащий железо, марганец, кобальт, медь, лантан, оксид празеодима металлического элемента или органического соединения (патент CN 106987045 А, C08K13/02; C08L1/02; C08L23/06; C08L3/02, опубл. 28.07.2017 г.).An invention is known in which the following series of thermal photooxidizing agents of destruction are titanium dioxide, n-octylferrocene, ferric chloride, polyisobutylene, nickel acetylacetone nitrosyl chloride, stearic acid, stearyl alcohol, octadecyl alcohol, one or more dodecylbenzene; thermal oxidative destructor containing iron, manganese, cobalt, copper, lanthanum, praseodymium oxide of a metal element or organic compound (patent CN 106987045 A, C08K13/02; C08L1/02; C08L23/06; C08L3/02, published 07/28/2017 ).

Известно изобретение, в котором раскрыт Состав разлагающих мастербатчей-прооксидантов на основе кобальта, цинка, циркония (патент RU 2540273, C08L 101/16, C08L 23/04, C08L 23/10, C08K 5/098, опубл. 10.02.2015 г.).An invention is known, which discloses the Composition of decomposing pro-oxidant masterbatches based on cobalt, zinc, zirconium (patent RU 2540273, C08L 101/16, C08L 23/04, C08L 23/10, C08K 5/098, published 02/10/2015 ).

Известно изобретение, в котором описывается полимерный материал на основе крахмала, пластификатора, и одного или нескольких полиолефинов, выбранных из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и полистирола (патент US 10919203 B2, B29C 48/00, B29C 48/08, B29C 55/00, B29C 55/02, B65D 65/46, B65D 85/00, C08J 5/18, C08L 3/02, опубл. 16.02.2021 г.). Пластификатор представляет собой глицерин. Агент совместимости присутствует в количестве до 8% от веса изделия.An invention is known that describes a polymer material based on starch, a plasticizer, and one or more polyolefins selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene and polystyrene (US patent 10919203 B2, B29C 48/00, B29C 48/08, B29C 55/ 00, B29C 55/02, B65D 65/46, B65D 85/00, C08J 5/18, C08L 3/02, published 02/16/2021). The plasticizer is glycerin. The compatibility agent is present in amounts up to 8% by weight of the product.

20% - 40% мас.полимерного крахмала 20% - 40% wt. polymer starch

60% - 80% мас. полиолефина.60% - 80% wt. polyolefin.

Известен способ получения пластифицированной термопластичной композиции на основе крахмала и полученная композиция (патент JP 5544302 B2, C08G 18/64, C08G 59/40, C08J 3/20, C08K 5/05, C08K 5/1515, C08K 5/29, C08L 23/06, C08L 23/12, C08L 25/08, C08L 3/02, C08L 75/04, опубл. 09.07.2014 г., также опубликован как патент RU 2524382, C08L 3/02, C08L 75/04, опубл. 27.07.2014 г.), выбранный в качестве прототипа. В способе применяется по меньшей мере, один гранулированный крахмал (компонент 1) и по меньшей мере один органический пластификатор этого крахмала (компонент 2) из глицерина, полиглицерина, изосорбида, сорбитана, сорбита, маннита, гидрогенизированного глюкозного сиропа, лактата натрия и смесей этих продуктов. Функциональный материал выбран из группы, состоящей из полиэтилена (PE) и выбранный из группы, состоящей из полипропилена (PP), Стирол-этилен-бутилен-стирольного сополимера (СЭБС), аморфный полиэтилентерефталат (ПЭТГ), и термопластичный полиуретан.A known method for producing a plasticized thermoplastic composition based on starch and the resulting composition (patent JP 5544302 B2, C08G 18/64, C08G 59/40, C08J 3/20, C08K 5/05, C08K 5/1515, C08K 5/29, C08L 23 /06, C08L 23/12, C08L 25/08, C08L 3/02, C08L 75/04, publ. 07/09/2014, also published as patent RU 2524382, C08L 3/02, C08L 75/04, publ. 07/27/2014), chosen as a prototype. The method uses at least one granular starch (component 1) and at least one organic plasticizer of this starch (component 2) from glycerin, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, mannitol, hydrogenated glucose syrup, sodium lactate and mixtures of these products . The functional material is selected from the group consisting of polyethylene (PE) and selected from the group consisting of polypropylene (PP), styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS), amorphous polyethylene terephthalate (PETG), and thermoplastic polyurethane.

Недостатками прототипа являются сравнительно невысокое удлинение при разрыве (более 40%), хрупкость, недостаточная эластичность при изготовлении пленок. The disadvantages of the prototype are the relatively low elongation at break (more than 40%), fragility, and insufficient elasticity in the manufacture of films.

Задачей настоящего изобретения является создание композиционного материала, обладающего биоразлагаемыми свойствами для производства пленочного полотна толщиной 10-15 мкм.The objective of the present invention is to create a composite material with biodegradable properties for the production of film webs with a thickness of 10-15 microns.

Техническое решение по настоящему изобретению представляет собой гранулированный материал, состоящий из синтетического полимера и органического наполнителя природного происхождения. Основу матрицы биоразлагаемой композиции представляют синтетические полимеры. Основу наполнителя представляет природный полимер, представляющий собой модифицированный термопластичный органический материал.The technical solution of the present invention is a granular material consisting of a synthetic polymer and an organic filler of natural origin. The matrix of the biodegradable composition is based on synthetic polymers. The filler is based on a natural polymer, which is a modified thermoplastic organic material.

Композиционный материал на основе синтетических полимеров включает органический материал, синтетический полимер и связующий агент. Дополнительно содержит диспергатор и процессинговую добавку при следующем соотношении компонентов на 1 кг композиционного материала, масс.ч:The synthetic polymer composite material includes an organic material, a synthetic polymer and a coupling agent. Additionally it contains a dispersant and a processing additive in the following ratio of components per 1 kg of composite material, parts by weight:

органический материал – 5-90 organic material – 5-90

связующий агент – 5-25 binding agent – 5-25

диспергатор – 0,3-8 dispersant – 0.3-8

процессинговая добавка – 3-8 processing additive – 3-8

синтетический полимер – 5-90.synthetic polymer – 5-90.

В качестве органического материала используется один или несколько полисахаридов выбранного из группы крахмал растительного происхождения и/или мучки растительного происхождения, и/или муки растительного происхождения, водно-спиртовый пластификатор А для обеспечения набухания органической фазы и пластификатор Б для обеспечения структурной и ускоренной пластификации, а также функциональный агент, при следующем соотношении компонентов на 1 кг материала, масс.ч:The organic material used is one or more polysaccharides selected from the group starch of plant origin and/or flour of plant origin, and/or flour of plant origin, aqueous-alcoholic plasticizer A to ensure swelling of the organic phase and plasticizer B to ensure structural and accelerated plasticization, and also a functional agent, with the following ratio of components per 1 kg of material, mass.h:

полисахарид – 39–90polysaccharide – 39–90

пластификатор А – 5–60plasticizer A – 5–60

пластификатор Б – 5–60 plasticizer B – 5–60

функциональный агент – 0,001–10.functional agent – 0.001–10.

В качестве синтетического полимера используют полиэтилен. В качестве связующего агента используют один или несколько малеинизированных полимеров. В качестве диспергатора используют смолу растительного происхождения и/или смесь терпенов и терпеноидов, и/или смеси непредельных жирных кислот и смоляных кислот. В качестве процессинговой добавки используют амидную смазку или олеаты или соединения, включающие элемент титана или один, или несколько из неионогенных ПАВ. Polyethylene is used as a synthetic polymer. One or more maleated polymers are used as a binding agent. A resin of plant origin and/or a mixture of terpenes and terpenoids, and/or a mixture of unsaturated fatty acids and resin acids is used as a dispersant. As a processing additive, an amide lubricant or oleates or compounds are used, including a titanium element or one or more nonionic surfactants.

Способ получения композиционного материала включает процесс дегидратации пластифицированного компонента. Проводят сушку органического материала до остаточной влажности 5-10% при температуре 60–100 °С длительностью 3–10 часов в вакуумной печи или сушильном шкафу. Для компаундирования компонентов в концентрат производят смешение компонентов в смесителе типа лопастного, планетарного или в турбосмесителе, с дальнейшим компаундированием предварительно полученной смеси компонентов в смесителе с лопастными валками, при температуре смешения расплава 140–210 °С, гранулированием смеси и сушке при 60–100 °С длительностью 1–10 часов. при следующем соотношении, масс.ч:The method for producing a composite material includes the process of dehydration of the plasticized component. The organic material is dried to a residual moisture content of 5-10% at a temperature of 60–100 °C for 3–10 hours in a vacuum oven or drying oven. To compound the components into a concentrate, the components are mixed in a paddle, planetary or turbo mixer, with further compounding of the previously obtained mixture of components in a mixer with paddle rollers, at a melt mixing temperature of 140–210 ° C, granulation of the mixture and drying at 60–100 ° C With a duration of 1–10 hours. at the following ratio, mass.h:

органический материал – 5-90 organic material – 5-90

связующий агент – 5-25 binding agent – 5-25

диспергатор – 0,3-8 dispersant – 0.3-8

процессинговая добавка – 3-8 processing additive – 3-8

синтетическая полимер – 5-60. synthetic polymer – 5-60.

Полученный концентрат смешивают с синтетической матрицей в смесителе типа лопастного, планетарного или в турбосмесителе, проводят компаундирование полученной смеси методом экструзии при температуре экструзии в рабочих зонах экструдера 120-210 °C, скорости вращения шнека 100-650 оборотов в минуту при длине цилиндра экструдера 35 – 60 L/D при следующем соотношении, масс.ч:The resulting concentrate is mixed with a synthetic matrix in a paddle, planetary or turbo mixer, the resulting mixture is compounded by extrusion at an extrusion temperature in the working zones of the extruder of 120-210 ° C, a screw rotation speed of 100-650 rpm with an extruder cylinder length of 35 – 60 L/D at the following ratio, mass.h:

концентрат – 10-90 concentrate – 10-90

синтетический полимер – 10-90.synthetic polymer – 10-90.

Получение настоящего изобретения достигается осуществлением и применением ниже следующих технических решений.The present invention is achieved by implementing and using the following technical solutions.

Синтетическая матрица представляет один или несколько полимеров из множества марок полиолефинов, полиэтилена высокого или низкого давления, полипропилена, полистирола и других термопластичных материалов, применяемых для получения полимерных изделий. Предпочтительными являются марки полиэтилена низкого давления (ПЭНД) (высокой плотности), предназначенные для получения тонкопленочных изделий, а также низкомолекулярный полиэтилен или линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), в том числе малеинизированный. Выбор полиэтилена и его содержание в составе компаунда в разных объемах позволяет регулировать вязкость, плотность, молекулярную массу компаунда. The synthetic matrix represents one or more polymers from many grades of polyolefins, high or low density polyethylene, polypropylene, polystyrene and other thermoplastic materials used to produce polymer products. Preferred brands are low-density polyethylene (HDPE) (high density), intended for the production of thin-film products, as well as low molecular weight polyethylene or linear low-density polyethylene (LLDPE), including maleinated. The choice of polyethylene and its content in the compound in different volumes allows you to adjust the viscosity, density, and molecular weight of the compound.

Органический наполнитель представляет собой модифицированный термопластичный органический материал – пластифицированный полисахарид в виде гранул, предназначен для переработки на существующем для полимеров оборудовании в композиции с полиолефинами, с полилактонами и другими полимерными материалами. Обеспечивает удешевление композиции, поскольку основан на недорогом сырье, представляющим собой, в частности, отходы обработки злаковых культур (мучка).The organic filler is a modified thermoplastic organic material - plasticized polysaccharide in the form of granules, intended for processing on existing polymer equipment in composition with polyolefins, polylactones and other polymer materials. Provides a reduction in the cost of the composition, since it is based on inexpensive raw materials, which are, in particular, waste from the processing of cereal crops (flour).

Технические характеристики материала достигаются введением в состав полимера компатибилизаторов, стабилизаторов, процессинговых добавок. The technical characteristics of the material are achieved by introducing compatibilizers, stabilizers, and processing additives into the polymer composition.

Компатибилизатор в одном из вариантов осуществления изобретения представляет один или несколько из малеинизированных олефиновых полимеров, например, малеинизированный полиэтилен, малеинизированный полипропилен, и/или малеинизированный сополимер этилена и винилацетата (малеинизированный ЭВА), и/или малеинизированный каучук, предпочтительно малеинизированный стирол-этилен-бутилен-стирольный каучук (СЭБС) или малеинизированный цис-бутадиеновый-низкомолекулярный каучук. The compatibilizer in one embodiment of the invention is one or more maleated olefin polymers, for example, maleated polyethylene, maleated polypropylene, and/or maleated ethylene-vinyl acetate copolymer (maleated EVA), and/or maleated rubber, preferably maleated styrene-ethylene-butylene -styrene rubber (SEBS) or maleinated cis-butadiene low molecular weight rubber.

Компатибилизатор в одном из вариантов осуществления изобретения представляет один или несколько из полиолефиновых эластомеров с низким содержанием карбоксилатных групп и низкомолекулярных соединений с высоким содержанием карбоксилатных групп, например малеинизированный метиловый эфир олеиновой кислоты, малеимиды и бисмалеимиды.The compatibilizer in one embodiment of the invention is one or more of low carboxylate polyolefin elastomers and high carboxylate low molecular weight compounds, such as maleated methyl oleic acid, maleimides and bismaleimides.

Компатибилизатор в одном из вариантов осуществления изобретения представляет один или несколько из смесей малеинизированных полимеров с диспергаторами, представляющими собой природные смолы и их производные (канифоль, эфиры канифоли, скипидар), а также с ПАВ типа синтанолов С16-С20The compatibilizer in one of the embodiments of the invention is one or more mixtures of maleated polymers with dispersants, which are natural resins and their derivatives (rosin, rosin ethers, turpentine), as well as with surfactants such as syntanols C16-C20

Диспергатор частиц органического наполнителя в синтетической матрице повышает совместимость компонентов и представляет собой, например, смолу растительного происхождения, предпочтительно канифоль; и/или смесь терпенов и терпеноидов, предпочтительно скипидар; и/или смеси непредельных жирных кислот и смоляных кислот, предпочтительно дистиллированное талловое масло.The dispersant of organic filler particles in a synthetic matrix increases the compatibility of the components and is, for example, a resin of plant origin, preferably rosin; and/or a mixture of terpenes and terpenoids, preferably turpentine; and/or mixtures of unsaturated fatty acids and resin acids, preferably distilled tall oil.

Процессинговая добавка по одному из вариантов осуществления изобретения представляет собой The processing additive according to one embodiment of the invention is

амидную смазку, например, моностеарат глицерина, бисстеарамид, эрукамид, олеамид; amide lubricant, for example glycerol monostearate, bisstearamide, erucamide, oleamide;

или олеаты, например, сорбитан олеат или фосфат олеат; or oleates, for example sorbitan oleate or phosphate oleate;

или соединения, включающие элемент титана, например, соединения оксидов титана, соединения титанатов, фосфорно-титанатные соединения, наиболее предпочтительно представляет собой коммерческую добавку марки МА12;or compounds including a titanium element, for example, titanium oxide compounds, titanate compounds, phosphoro-titanate compounds, most preferably a commercial additive of the MA12 brand;

или один или несколько из неионогенных ПАВ, например, смесь первичных оксиэтилированных высших спиртов фракций C16 - C18, смесь первичных оксиэтилированных высших жирных спиртов фракций С12 – С14, смесь полиэтиленгликолевых эфиров первичных высших жирных спиртов фракции С16-С18.or one or more nonionic surfactants, for example, a mixture of primary oxyethylated higher alcohols of fractions C16 - C18, a mixture of primary oxyethylated higher fatty alcohols of fractions C12 - C14, a mixture of polyethylene glycol ethers of primary higher fatty alcohols of fractions C16 - C18.

Пример осуществления изобретения.An example of the invention.

Процесс получения композиционного материала на основе синтетических полимеров и модифицированного термопластичного органического материала по одному из вариантов осуществления изобретения включает следующие этапы: The process of producing a composite material based on synthetic polymers and modified thermoplastic organic material according to one embodiment of the invention includes the following steps:

Этап 1. Органический наполнитель подвергается сушке при температуре 60 – 100 °С. Длительность сушки по времени составляет 3 – 10 часов. Оборудованием, используемым для сушки, может послужить вакуумная печь, сушильный шкаф.Stage 1. The organic filler is dried at a temperature of 60 – 100 °C. Drying time is 3 – 10 hours. The equipment used for drying can be a vacuum oven or drying cabinet.

Этап 2. Компаундирование компонентов в концентрат. Stage 2. Compounding components into a concentrate.

Стадия 1. Взвешивание следующих компонентов в соотношениях: органический наполнитель – 5-90 массовых частей; компатибилизатор – 5-15 массовых частей; диспергатор – 1-8 массовых частей; процессинговая добавка – 3-8 массовых частей; синтетическая матрица – 10-100 массовых частей. Stage 1. Weighing the following components in ratios: organic filler - 5-90 parts by mass; compatibilizer – 5-15 parts by mass; dispersant – 1-8 parts by mass; processing additive – 3-8 parts by mass; synthetic matrix – 10-100 parts by mass.

Стадия 2. Предварительное смешение компонентов производится механически в смесителе типа лопастного, планетарного или в турбосмесителе. Stage 2. Preliminary mixing of the components is carried out mechanically in a mixer such as a paddle, planetary or turbo mixer.

Стадия 3. Компаундирование предварительно полученной смеси компонентов в смесителе с лопастными валками, например, в смесителе с Z-образными роторами, в смесителе типа бенбери, в смесителе типа интермикс, или в двушнековом экструдере. Температура смешения расплава 140–210 °С. В случае смешения в экструзионной машине скорость вращения шнека составляет 100–450 оборотов в минуту при длине цилиндра экструдера 35–60 L/D. Полученная смесь гранулируется, подвергается сушке при температуре 60–100 °С. Длительность сушки составляет 1–10 часов. Оборудованием, используемым для сушки, может послужить вакуумная печь, сушильный шкаф. Гранулирование производится с помощью машины, гранулирующей стренгу композиционного материала, если не предусмотрено иное смесительным оборудованием. Step 3: Compounding the pre-mixed components in a paddle mixer, such as a Z-rotor mixer, Banbury mixer, intermix mixer, or twin-screw extruder. The melt mixing temperature is 140–210°C. In the case of mixing in an extrusion machine, the screw rotation speed is 100–450 rpm with an extruder barrel length of 35–60 L/D. The resulting mixture is granulated and dried at a temperature of 60–100 °C. Drying time is 1–10 hours. The equipment used for drying can be a vacuum oven or drying oven. Granulation is carried out using a machine that granulates a strand of composite material, unless otherwise provided by the mixing equipment.

Этап 3.  Компаундирование компонентов в композиционный материал на основе синтетических полимеров и модифицированного термопластичного органического материала:Stage 3. Compounding components into a composite material based on synthetic polymers and modified thermoplastic organic material:

Стадия 1. Взвешивание следующих компонентов в соотношениях: концентрат – 10-90 массовых частей; синтетическая матрица – 10-90 массовых частей. Stage 1. Weighing the following components in ratios: concentrate – 10-90 parts by mass; synthetic matrix – 10-90 parts by mass.

Стадия 2. Предварительное смешение компонентов производится механически в смесителе типа лопастного, планетарного или в турбосмесителе. Stage 2. Preliminary mixing of the components is carried out mechanically in a mixer such as a paddle, planetary or turbo mixer.

Стадия 3. Компаундирование полученной смеси методом экструзии. Смесь экструдируется в стренгу и затем в гранулы. Смешение производится с помощью двушнекового экструдера. Гранулирование производится с помощью машины, гранулирующей стренгу композиционного материала. Температура экструзии в рабочих зонах экструдера составляет 120-210 °C. Скорость вращения шнека составляет 100-650 оборотов в минуту при длине цилиндра экструдера 35 – 60 L/D.Stage 3. Compounding the resulting mixture by extrusion. The mixture is extruded into a strand and then into granules. Mixing is done using a twin-screw extruder. Granulation is carried out using a machine that granulates a strand of composite material. The extrusion temperature in the working zones of the extruder is 120-210 °C. The screw rotation speed is 100-650 rpm with an extruder barrel length of 35 – 60 L/D.

Этап 2 может быть исключен и, таким образом, компаундирование может быть осуществлено без получения концентрата, с получением компаунда методом экструзии в зависимости от длины шнека и настроек экструзионной машины. Stage 2 can be omitted and thus compounding can be carried out without obtaining a concentrate, with obtaining the compound by extrusion, depending on the length of the screw and the settings of the extrusion machine.

Соотношения компонентов и условия переработки, могут быть изменены и оптимизированы под конкретные способы переработки, под производство конкретных изделий. Процесс получения композиции включает, но не ограничивается переработкой смеси в компаунд на двухшнековом экструдере. Композиция может быть получена на одношнековом экструдере включительно. The ratios of components and processing conditions can be changed and optimized for specific processing methods and for the production of specific products. The process of obtaining the composition includes, but is not limited to, processing the mixture into a compound using a twin-screw extruder. The composition can be produced on a single screw extruder, inclusive.

Настоящее изобретение является экологически безопасным биоразлагаемым материалом. Биоразложение композиционного материала не сопровождается разрушением изделия на микрофаргменты пластика. Механизм биодеградации композиционного материала в окружающей естественной среде заключается в частичной фото-термодеструкции и разложении в результате жизнедеятельности микроорганизмов, активно развивающихся и питающихся низкомолекулярными фрагментами синтетических полимеров за счет наличия модифицированной органической составляющей. В результате распада материала веществ в виде мелких неразлагаемых частиц не образуется. The present invention is an environmentally friendly biodegradable material. Biodegradation of the composite material is not accompanied by the destruction of the product into plastic microfragments. The mechanism of biodegradation of composite material in the natural environment consists of partial photothermal destruction and decomposition as a result of the vital activity of microorganisms that are actively developing and feeding on low molecular weight fragments of synthetic polymers due to the presence of a modified organic component. As a result of the decomposition of the material, substances in the form of small non-degradable particles are not formed.

Композиционный материал позволяет получать пленочное полотно и изделия экструзионно-выдувным способом – пакеты бытового назначения, торговые пакеты, мусорные мешки, упаковочные пакеты, пленки, изделия толщиной не более 10-15 мкм. The composite material makes it possible to produce film webs and products using the extrusion blow molding method - household bags, shopping bags, garbage bags, packaging bags, films, products with a thickness of no more than 10-15 microns.

Композиционный материал соответствует требованиям переработки полимерных материалов на существующем стандартном оборудовании. Отсутствует необходимость в создании нового оборудования для его производства композиционного материала и его переработки в готовые изделия. Способ получения композиционного материала на традиционном оборудовании прост и не имеет ограничений по масштабированию производительности процесса. The composite material meets the requirements for processing polymer materials using existing standard equipment. There is no need to create new equipment for the production of composite material and its processing into finished products. The method for producing a composite material using traditional equipment is simple and has no restrictions on scaling the process productivity.

Claims (2)

Способ получения композиционного материала на основе синтетических полимеров, предназначенного для производства пленочного полотна, включающий смешение синтетического термопластичного полимера, пластифицированного полисахарида в качестве органического материала, малеинизированного полимера в качестве связующего агента, смолы растительного происхождения и/или смеси терпенов и терпеноидов, и/или смеси непредельных жирных кислот и смоляных кислот в качестве диспергатора, амидной смазки или олеатов, или одного или несколько из неионогенных ПАВ в качестве процессинговой добавки в смесителе типа лопастного, планетарного или в турбосмесителе, с дальнейшим компаундированием предварительно полученной смеси компонентов в смесителе с лопастными валками, при температуре смешения расплава 140-210°С, гранулированием смеси и сушке при 60-100°С длительностью 1-10 часов, причем перед смешением данных компонентов проводят процесс дегидратации пластифицированного полисахарида, при котором проводят его сушку до остаточной влажности 5-10% при температуре 60-100°С длительностью 3-10 часов в вакуумной печи или сушильном шкафу при следующем соотношении, мас.ч.:A method for producing a composite material based on synthetic polymers intended for the production of a film web, including mixing a synthetic thermoplastic polymer, a plasticized polysaccharide as an organic material, a maleinated polymer as a binding agent, a resin of plant origin and/or a mixture of terpenes and terpenoids, and/or a mixture unsaturated fatty acids and resin acids as a dispersant, amide lubricant or oleates, or one or more of the nonionic surfactants as a processing additive in a paddle, planetary or turbo mixer, with further compounding of the pre-prepared mixture of components in a paddle mixer, with melt mixing temperature 140-210°C, granulating the mixture and drying at 60-100°C for 1-10 hours, and before mixing these components, the dehydration process of the plasticized polysaccharide is carried out, in which it is dried to a residual moisture content of 5-10% at a temperature 60-100°C for 3-10 hours in a vacuum oven or drying oven at the following ratio, parts by weight: органический материал organic material 5-90 5-90 связующий агент coupling agent 5-25 5-25 диспергатор dispersant 0,3-80.3-8 процессинговая добавка processing additive 3-8 3-8 синтетический полимер synthetic polymer 5-90 5-90
RU2022112076A 2022-05-05 Composite material based on synthetic polymers and method for its production RU2804143C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804143C1 true RU2804143C1 (en) 2023-09-26

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461093A (en) * 1992-11-24 1995-10-24 Yukong Limited Biodegradable polyethylene composition chemically bonded with starch and a process for preparing thereof
US20090156713A1 (en) * 2003-02-25 2009-06-18 Shaozhong Ding Totally Biodgradable Plastic Master Batch & Its Preparation
US20110086949A1 (en) * 2008-06-13 2011-04-14 Roquette Freres Starch-containing thermoplastic or elastomer compositions, and method for preparing such compositions
RU2524382C2 (en) * 2008-02-01 2014-07-27 Рокетт Фрер Method of preparing thermoplastic compositions based on plasticised starch and resulting compositions
RU2551515C2 (en) * 2008-10-13 2015-05-27 Рокетт Фрер Thermoplastic and elastomeric formulations on basis of compound ethers of starchy material and methods of synthesis thereof
WO2020142793A1 (en) * 2019-01-02 2020-07-09 GranBio Intellectual Property Holdings, LLC Nanocellulose-dispersion concentrates and masterbatches, methods of making and using the same, and nanocellulose-containing composites

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461093A (en) * 1992-11-24 1995-10-24 Yukong Limited Biodegradable polyethylene composition chemically bonded with starch and a process for preparing thereof
US20090156713A1 (en) * 2003-02-25 2009-06-18 Shaozhong Ding Totally Biodgradable Plastic Master Batch & Its Preparation
RU2524382C2 (en) * 2008-02-01 2014-07-27 Рокетт Фрер Method of preparing thermoplastic compositions based on plasticised starch and resulting compositions
US20110086949A1 (en) * 2008-06-13 2011-04-14 Roquette Freres Starch-containing thermoplastic or elastomer compositions, and method for preparing such compositions
RU2551515C2 (en) * 2008-10-13 2015-05-27 Рокетт Фрер Thermoplastic and elastomeric formulations on basis of compound ethers of starchy material and methods of synthesis thereof
WO2020142793A1 (en) * 2019-01-02 2020-07-09 GranBio Intellectual Property Holdings, LLC Nanocellulose-dispersion concentrates and masterbatches, methods of making and using the same, and nanocellulose-containing composites

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11149144B2 (en) Marine biodegradable plastics comprising a blend of polyester and a carbohydrate-based polymeric material
US11111355B2 (en) Addition of biodegradability lending additives to plastic materials
CN110358264B (en) Bio-based environment-friendly packaging bag and preparation method thereof
US20190194426A1 (en) Process for producing articles formed with biodegradable materials and strength characteristics of the same
US11674018B2 (en) Polymer and carbohydrate-based polymeric material blends with particular particle size characteristics
WO2019155398A1 (en) Biodegradable plastic
CN113861635A (en) Starch modified PBAT/PLA biodegradable plastic film and preparation method thereof
JP5747358B2 (en) Method for producing clay-reinforced polylactic acid-polyolefin alloy composition
JP7431326B2 (en) Biodegradable resin composition and its manufacturing method
RU2352597C1 (en) Biodegradable granular polyolefin blend and method of production
CN104559087A (en) Controllable bio-based full-degradable mulching film
CA2641924A1 (en) Environmentally degradable polymeric composition and process for obtaining an environmentally degradable polymeric composition
CN107778793A (en) One kind can blown film compost resin and preparation method thereof
KR20210024448A (en) Addition of additives that impart biodegradability to plastic materials
EP2906630A1 (en) Melt processed polymer composition derived from leaf sheaths of trees of the genus arecaceae
CN112538239A (en) Straw capable of being completely biodegraded and preparation method thereof
CN111621239A (en) Full-biodegradable adhesive tape and preparation method thereof
KR101645823B1 (en) Ecofriendly composite polymer pellet having improved mechanical property preparation method thereof and pallet manufactured by injection molding the same
CN104945870A (en) All-biodegradable modified polylactic acid film-blowing resin and preparation method thereof
KR102058394B1 (en) Eco-Friendly Bio Bag Manufacture Method and Bag Obtained by using Method
US20230014582A1 (en) Biodegradable resin composition and method for producing same
KR101542919B1 (en) Eco-friendly composite polymer pellet having improved mechanical property, manufacturing method thereof, and fabric yarn using the same
Rosa et al. Mechanical, thermal and morphological characterization of polypropylene/biodegradable polyester blends with additives
KR102187340B1 (en) Biodegradable resin composition for film production with excellent transparency and flexibility
RU2804143C1 (en) Composite material based on synthetic polymers and method for its production