RU2822221C2 - Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins - Google Patents
Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822221C2 RU2822221C2 RU2021137359A RU2021137359A RU2822221C2 RU 2822221 C2 RU2822221 C2 RU 2822221C2 RU 2021137359 A RU2021137359 A RU 2021137359A RU 2021137359 A RU2021137359 A RU 2021137359A RU 2822221 C2 RU2822221 C2 RU 2822221C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antimicrobial
- polymer composition
- starch
- polyolefins
- properties
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 title claims abstract description 16
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 9
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 229940043810 zinc pyrithione Drugs 0.000 claims abstract description 38
- PICXIOQBANWBIZ-UHFFFAOYSA-N zinc;1-oxidopyridine-2-thione Chemical compound [Zn+2].[O-]N1C=CC=CC1=S.[O-]N1C=CC=CC1=S PICXIOQBANWBIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 27
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 27
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims abstract description 22
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 22
- -1 moulded articles Substances 0.000 abstract description 18
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000656 anti-yeast Effects 0.000 abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000006261 foam material Substances 0.000 abstract description 2
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 abstract 2
- 235000013681 dietary sucrose Nutrition 0.000 abstract 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 abstract 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 41
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 25
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 7
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- FVWJYYTZTCVBKE-ROUWMTJPSA-N betulin Chemical compound C1C[C@H](O)C(C)(C)[C@@H]2CC[C@@]3(C)[C@]4(C)CC[C@@]5(CO)CC[C@@H](C(=C)C)[C@@H]5[C@H]4CC[C@@H]3[C@]21C FVWJYYTZTCVBKE-ROUWMTJPSA-N 0.000 description 4
- MVIRREHRVZLANQ-UHFFFAOYSA-N betulin Natural products CC(=O)OC1CCC2(C)C(CCC3(C)C2CC=C4C5C(CCC5(CO)CCC34C)C(=C)C)C1(C)C MVIRREHRVZLANQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013533 biodegradable additive Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 3
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 3
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 229920002118 antimicrobial polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 1,5-Diphenyl-3-thiocarbazone Chemical compound C=1C=CC=CC=1N=NC(=S)NNC1=CC=CC=C1 UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 2
- JYDNKGUBLIKNAM-UHFFFAOYSA-N Oxyallobutulin Natural products C1CC(=O)C(C)(C)C2CCC3(C)C4(C)CCC5(CO)CCC(C(=C)C)C5C4CCC3C21C JYDNKGUBLIKNAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002535 Polyethylene Glycol 1500 Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- ZNUAKACHFYTNFX-UHFFFAOYSA-N Wallichenol Natural products CC12CCC(O)C(C)(C)C1CCC1(C)C2CCC2C3C(C(=C)CO)CCC3(C)CCC21C ZNUAKACHFYTNFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 description 2
- 235000013330 chicken meat Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 2
- 238000013207 serial dilution Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N (2s)-2-[[(2s)-2-[[(2s)-2-acetamidopropanoyl]amino]propanoyl]amino]-n-[(2s)-6-amino-1-[[(2s)-1-[(2s)-2-[[(2s)-1-[[(2s)-5-amino-1-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(2s)-6-amino-1-[[(2s)-1-amino-3-(4-hydroxyphenyl)-1-oxopropan-2-yl]amino]-1-oxohexan-2-yl]amino]-3-hydroxy- Chemical compound CC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@H](C(N)=O)CC1=CC=C(O)C=C1 WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 208000025721 COVID-19 Diseases 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- 241000442132 Lactarius lactarius Species 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- 206010034203 Pectus Carinatum Diseases 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 241001290266 Sciaenops ocellatus Species 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 235000015278 beef Nutrition 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 235000021186 dishes Nutrition 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 230000003090 exacerbative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Chemical group 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 235000013622 meat product Nutrition 0.000 description 1
- 108010074544 myelin peptide amide-12 Proteins 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229940093430 polyethylene glycol 1500 Drugs 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 235000015277 pork Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии, в частности, к получению полимерных биоразлагаемых материалов обладающих антимикробными свойствами, и может быть использовано для производства различных изделий промышленного, бытового и медицинского назначения, в том числе упаковочные материалы, пластины, волокна, пенистые материалы, формованные изделия, адгезивы, товары домашнего хозяйства, салоны пассажирских транспортных средств и многие другие специальные изделия.The invention relates to chemical technology, in particular to the production of polymer biodegradable materials with antimicrobial properties, and can be used for the production of various products for industrial, household and medical purposes, including packaging materials, plates, fibers, foam materials, molded products, adhesives , household goods, passenger vehicle interiors and many other specialty products.
Применяемые в сфере упаковочных материалов, товаров домашнего хозяйства и товаров персонального использования полимеры обычно имеют короткий цикл (менее 12 месяцев) использования. Например, в пищевой упаковке полимеры играют роль защитного агента и быстро освобождаются после того, как расходуется содержимое упаковки. Товары домашнего использования, такие, как бутылки с моющими веществами, емкости для молочных и многих других продуктов, салфетки, маски для КОВИД-19 и т.п. выбрасывают сразу после того, как используют указанный товар. Большинство этих материалов из пластика оказываются в потоке твердых бытовых и промышленных отходов, усугубляя и без того острую проблему их утилизации.Polymers used in packaging, household and personal products typically have a short cycle life (less than 12 months). For example, in food packaging, polymers act as a protective agent and are quickly released after the contents of the package are consumed. Household products such as bottles of detergents, containers for dairy and many other products, napkins, masks for COVID-19, etc. are thrown away immediately after the said product is used. Most of these plastic materials end up in the municipal and industrial solid waste stream, exacerbating the already pressing problem of their disposal.
Не удивительно, что проблеме создания биоразлагаемых полимеров посвящено множество научных работ и изобретений.It is not surprising that many scientific works and inventions are devoted to the problem of creating biodegradable polymers.
Например, известен патент РФ №2352597 «Биоразлагаемая гранулированная полимерная композиция на основе полиолефинов и способ ее получения» экструдированием расплава, полученного из порошкообразной смеси, состоящей из четырех частей, причем первая часть концентрационной маточной смеси содержит часть исходного порошкообразного полиолефина от общего его количества в композиции с показателем текучести расплава от 2,5 до 25 г/10 мин, две следующие маточные смеси содержат соответственно, по меньшей мере, одну биоразлагающую добавку, способствующую биоразложению изделия при контакте его с биосредой и концентраты технологических и целевых добавок, а также порошкообразный полиолефин с тем же показателем текучести, а оставшаяся четвертая часть содержит оставшееся количество порошкообразного полиолефина в количестве 26,315-88,925 мас. % (т), при этом содержание биоразлагающей (биодеградирующей) добавки составляет 2-10 мас. % в расчете на всю композицию.For example, RF patent No. 2352597 “Biodegradable granular polymer composition based on polyolefins and a method for its preparation” is known by extruding a melt obtained from a powder mixture consisting of four parts, the first part of the concentrated masterbatch containing part of the original powdered polyolefin from its total amount in the composition with a melt flow rate from 2.5 to 25 g/10 min, the following two masterbatches contain, respectively, at least one biodegradable additive that promotes the biodegradation of the product upon contact with the biological environment and concentrates of technological and target additives, as well as powdered polyolefin with the same flow rate, and the remaining fourth part contains the remaining amount of powdered polyolefin in an amount of 26.315-88.925 wt. % (t), while the content of biodegradable (biodegradable) additive is 2-10 wt. % based on the entire composition.
По утверждению авторов вышеприведенного патента на основании проведенных эксперементальных исследований в независимых специализированных лабораториях в течение года в разных природных средах и с учетом экспертной оценки ведущих специалистов в этой области можно сделать следующий вывод, что разложение полимерных изделий (например, одноразовой посуды и столовых приборов), изготовленных из композиции по данному патенту, может быть достигнуто в течение 2-10 лет вместо 100 и более лет.According to the authors of the above patent, based on experimental studies conducted in independent specialized laboratories over the course of a year in different natural environments and taking into account the expert assessment of leading experts in this field, the following conclusion can be drawn that the decomposition of polymer products (for example, disposable dishes and cutlery), made from the composition according to this patent, can be achieved within 2-10 years instead of 100 or more years.
При детальном изучении данного патента, биоразлагаемой гранулированной полимерной композиции на основе полиолефинов были выявлены следующие недостатки:A detailed study of this patent, a biodegradable granular polymer composition based on polyolefins, revealed the following disadvantages:
- невозможность длительного и стойкого обеспечения антимикробных свойства в отношении отрицательной патогенной микрофлоры;- the impossibility of long-term and persistent provision of antimicrobial properties against negative pathogenic microflora;
- невозможность обеспечения после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации;- the impossibility of ensuring, after practical use, the necessary ability for biodegradation during disposal;
- невозможность обеспечения сохранности сухих (и тем более свежих) пищевых продуктов в процессе их хранения.- the impossibility of ensuring the safety of dry (and especially fresh) food products during storage.
Известен другой патент РФ №2753723 «Биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения» характеризующаяся тем, что содержит (мас. %): в качестве экстракта растений экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С36Н60О3 не менее 80 мас. % (0,5-5,0), полимолочную кислоту (2,5-5,0), крахмал, содержащий 20 мас. % глицерина в качестве пластифицирующей добавки (5-20), и в качестве биополимера полибутиленадипаттерефталат (остальное до 100%). Технический результат – создание биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения – способностью к биологическому разложению через определенное время после утилизации, которая может использоваться в качестве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с одновременным обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи.Another known patent of the Russian Federation No. 2753723 “Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties and an adjustable biodegradation period” is characterized by the fact that it contains (wt.%): as a plant extract, birch bark extract containing betulinol (betulin) C 36 H 60 O 3 no less 80 wt. % (0.5-5.0), polylactic acid (2.5-5.0), starch containing 20 wt. % glycerin as a plasticizing additive (5-20), and polybutylene adipaterephthalate as a biopolymer (the rest up to 100%). The technical result is the creation of a biodegradable polymer composition with antimicrobial properties and an adjustable biodegradation period - the ability to biodegrade after a certain time after disposal, which can be used as packaging polymer materials for food products while simultaneously providing long-term protection against microbiological spoilage.
Данная полимерная композиция при своем использовании обнаруживает следующие недостатки:This polymer composition, when used, exhibits the following disadvantages:
- невозможность длительного и стойкого обеспечения антимикробных свойства в отношении отрицательной патогенной микрофлоры;- the impossibility of long-term and persistent provision of antimicrobial properties against negative pathogenic microflora;
- недостаточные функциональные качества при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи;- insufficient functional qualities in the production of polymer packaging materials for food products to ensure long-term protection against microbiological spoilage;
- невозможность обеспечения после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации.- the impossibility of ensuring, after practical use, the necessary ability for biodegradation during disposal.
В качестве прототипа выбран Патент РФ №2725644 «Биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами на основе полиолефинов», включающая экстракт растений, характеризующаяся тем, что содержит в качестве полиолефинов полиэтилен низкого давления, и/или полиэтилен высокого давления, и/или полипропилен, содержит в качестве экстракта растений экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С36Н60О3 не менее 80 мас. %, дополнительно содержит крахмал, а также термостабилизатор, в качестве которого используют ирганокс 1010 или иргафос, при следующем содержании компонентов, мас. %:The prototype chosen is RF Patent No. 2725644 “Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins”, including a plant extract, characterized by the fact that it contains low-density polyethylene, and/or high-density polyethylene, and/or polypropylene as polyolefins, contains as a plant extract, birch bark extract containing betulinol (betulin) C 36 H 60 O 3 not less than 80 wt. %, additionally contains starch, as well as a heat stabilizer, which is used as irganox 1010 or irgafos, with the following component content, wt. %:
Практический результат, достигаемый данным патентом, - обеспечение повышенной способности полимерного материала к биодеградации, обеспечение необходимой и достаточной противомикробной и противодрожжевой активности полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала, надежное обеспечение сохранности сухих пищевых продуктов в процессе их хранения, обеспечение после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации.The practical result achieved by this patent is to ensure the increased ability of the polymer material to biodegrade, to ensure the necessary and sufficient antimicrobial and anti-yeast activity of the polymer composition in the manufacture of packaging material, to reliably ensure the safety of dry food products during their storage, to ensure the necessary ability to biodegrade after practical use upon disposal.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- недостаточное обеспечение антимикробных свойств, то есть малый спектр антимикробной активности;- insufficient provision of antimicrobial properties, that is, a small spectrum of antimicrobial activity;
- недостаточные функциональные качества при использовании в качестве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов, так как полученные материалы оказываются склонными к потере прочности на разрыв и растрескиванию, что приводит к нарушению герметичности упаковок при длительном хранении.- insufficient functional qualities when used as packaging polymer materials for food products, since the resulting materials are prone to loss of tensile strength and cracking, which leads to a violation of the tightness of packages during long-term storage.
Предлагаемая заявка на изобретение обеспечивает следующий результат – расширение спектра антимикробной активности полимерного материала то есть обеспечение необходимой и достаточной противомикробной и противодрожжевой активности, а также улучшение функциональных качеств при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов при сохранении высокой способности к биодеградации полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала.The proposed application for invention provides the following result - expanding the spectrum of antimicrobial activity of the polymer material, that is, providing the necessary and sufficient antimicrobial and anti-yeast activity, as well as improving the functional qualities in the production of polymer packaging materials for food products while maintaining the high biodegradability of the polymer composition in the manufacture of packaging material .
Заявляемый результат достигается тем, что в биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами на основе полиолефинов, содержащей в качестве антимикробного действующего вещества используют цинк пиритион, а также компоненты, способствующие достижению необходимых антимикробных свойств полимерного материала, полиизобутилен и полиэтиленгликоль.The claimed result is achieved by the fact that in a biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins, containing zinc pyrithione as an antimicrobial active substance, as well as components that help achieve the necessary antimicrobial properties of the polymer material, polyisobutylene and polyethylene glycol.
Данные вещества используются при следующем содержании компонентов, масс. %These substances are used at the following content of components, mass. %
Для справки: C10H8N2O2S2Zn - брутто-формула цинк пиритиона. Часто употребляют следующее обозначение - ZnP;For reference: C 10 H 8 N 2 O 2 S 2 Zn is the gross formula of zinc pyrithione. The following designation is often used - ZnP;
Полиолефины - это обширный класс термопластов универсального применения, в число которых входит полипропилен, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, поли-(4-метилпентен-1), полибутилен и их сополимеры.Polyolefins are a broad class of versatile thermoplastics that include polypropylene, low-density polyethylene, high-density polyethylene, poly(4-methylpentene-1), polybutylene and their copolymers.
В качестве полимерной основы используют любые марки линейного полиэтилена, полиэтилена высокого давления с учетом последующего применения, например, для упаковки продукции пищевой индустрии необходимо использовать марки, разрешенные для контакта с пищевыми продуктами.Any brand of linear polyethylene or high-density polyethylene is used as a polymer base, taking into account subsequent use, for example, for packaging food industry products, it is necessary to use brands approved for contact with food.
Для реализации предлагаемого технического решения используют следующие компоненты и вещества.To implement the proposed technical solution, the following components and substances are used.
В качестве полимерной матрицы используют полиэтилен линейный и/или полиэтилен высокого давления, имеющий температуру переработки в пределах 130-140°С и/или 170-180°С, т.е. обеспечивающий технологичную переработку композиции методами экструзии.Linear polyethylene and/or high-density polyethylene, having a processing temperature in the range of 130-140°C and/or 170-180°C, is used as a polymer matrix, i.e. providing technological processing of the composition using extrusion methods.
В качестве антимикробного действующего вещества используют цинк пиритион, допускающий температуру переработки в пределах 240°С, то есть не деструктурирующийся при экструзионной переработке.Zinc pyrithione is used as an antimicrobial active ingredient, allowing a processing temperature within 240°C, that is, it does not destruct during extrusion processing.
В качестве наполнителя используют полисахариды сахарозу кристаллическую и крахмал картофельный; поверхностно-активные вещества полиизобутилен и полиэтиленгликоль, пригодные для получения полимерных композиций на основе полиэтилена с биодеградируемыми свойствами. Полимерная композиция может быть использована как в виде гибкой широкой ленты, так и рукава (пакета), полученного выдувной экструзией.Polysaccharides crystalline sucrose and potato starch are used as fillers; surfactants polyisobutylene and polyethylene glycol, suitable for obtaining polymer compositions based on polyethylene with biodegradable properties. The polymer composition can be used both in the form of a flexible wide tape and a sleeve (bag) obtained by blow extrusion.
Предлагаемое соотношение компонентов в получаемых полимерных композициях является оптимальным и обеспечивает достижение технического эффекта. При уменьшении или увеличении содержания компонентов от предлагаемого, свойства получаемых композиционных материалов ухудшаются.The proposed ratio of components in the resulting polymer compositions is optimal and ensures the achievement of a technical effect. When the content of components decreases or increases from the proposed one, the properties of the resulting composite materials deteriorate.
Сущность изобретения поясняется на примерах экспериментальных исследований.The essence of the invention is illustrated using examples of experimental studies.
Экспериментальные исследования и практические использование предложенной антимикробной полимерной композиции с биодерадируемыми свойства на основе полиэтилена показали его высокую эффективность. Технология изготовления изделий из предложенной антимикробной полимерной композиции с биодеградируемыми свойства на основе полиэтилена не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя предварительное создание модифицированного цинк пиритионом и функциональными добавками полисахаридов и ПАВов мастер-батча, выдувную экструзию пленки в виде антимикробного полиэтиленового рукава.Experimental studies and practical use of the proposed antimicrobial polymer composition with biodegradable properties based on polyethylene have shown its high efficiency. The technology for manufacturing products from the proposed antimicrobial polymer composition with biodegradable properties based on polyethylene does not require specific technological equipment for its use and includes the preliminary creation of a master batch modified with zinc pyrithione and functional additives of polysaccharides and surfactants, blown extrusion of a film in the form of an antimicrobial polyethylene sleeve.
При проверке способа сохранения свежести продуктов питания с помощью данной антимикробной полимерной композиции с биодеградируемыми свойствами были проверены характеристики: прочность, противомикробная и противодрожжевая активность, способность к биоразложению, выход цинка из пленок. Были достигнуты следующие результаты:When testing a method for preserving food freshness using this antimicrobial polymer composition with biodegradable properties, the following characteristics were tested: strength, antimicrobial and anti-yeast activity, biodegradability, zinc release from films. The following results were achieved:
1) Высокие прочностных характеристик по разрушающему напряжению при растяжении до 24 МПа и по относительному удлинению при разрыве до 350%;1) High strength characteristics in terms of tensile failure stress up to 24 MPa and relative elongation at break up to 350%;
Образец закрепляли в зажимах испытательной машины с электромеханическим приводом «Zwick ZOO5» и равномерно затягивали для предотвращения скольжения образца при испытании. Испытания проводились при температуре (23±2)°С и скорости раздвижения зажимов испытательной машины 50 мм/мин.The sample was secured in the clamps of a testing machine with an electromechanical drive "Zwick ZOO5" and tightened evenly to prevent the sample from sliding during testing. The tests were carried out at a temperature of (23±2)°C and a speed of expansion of the clamps of the testing machine of 50 mm/min.
2) Необходимая и заданная противомикробная и противодрожжевая активность полимерной композиции для изготовления упаковочного пленочного полимерного материала.2) The necessary and specified antimicrobial and anti-yeast activity of the polymer composition for the manufacture of packaging film polymer material.
Исследование биоцидных свойств полимерных композиций с ZnP проводилось методом серийных разбавлений и определением общего числа клеток микроорганизмов высевом на питательные среды.The study of the biocidal properties of polymer compositions with ZnP was carried out by the method of serial dilutions and determination of the total number of microorganism cells by seeding on nutrient media.
3) Надежное обеспечение увеличение сроков сохранения свежих пищевых продуктов с достижением увеличения срока длительности хранения в 2-2,5 раза, то есть на 100-150 % по отношению к контрольным образцам.3) Reliably ensuring an increase in the shelf life of fresh food products, achieving an increase in shelf life by 2-2.5 times, that is, by 100-150% in relation to control samples.
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 10444.15-94. Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов. В качестве образцов пищевых продуктов для исследований их сохранности в антимикробной полиэтиленовой пленке были выбраны: мясо курицы, говядина, свинина; филе белой и красной рыбы; хлеб белый пшеничный. Образцы массой 50 г. закладывали в антимикробные пленки с площадью 100 см2 (10 см. × 10 см.). В качестве образца сравнения использовались аналогичные образцы в пленке без ZnP. Образцы хранились в камере холодильника при температуре +4°С. Определение КМАФАМ проводилось в соответствие с ГОСТ 10444.15-94 методом смывов с поверхности грудки куриной и серийных разбавлений, с последующим высевом клеток микроорганизмов на питательные среды. Инкубация последних осуществлялась в воздушном термостате в течение 24 часов при температуре 36±1°C. На следующий день производились подсчеты выросших колоний, их зона роста составляет примерно 20 см2.Tests were carried out in accordance with GOST 10444.15-94. Food products. Methods for determining the number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms. The following food samples were selected to study their safety in antimicrobial polyethylene film: chicken, beef, pork; white and red fish fillets; white wheat bread. Samples weighing 50 g were placed in antimicrobial films with an area of 100 cm2 (10 cm × 10 cm). Similar samples in a film without ZnP were used as a comparison sample. The samples were stored in a refrigerator at a temperature of +4°C. The determination of KMAFAM was carried out in accordance with GOST 10444.15-94 by the method of washings from the surface of chicken breast and serial dilutions, followed by seeding of microorganism cells on nutrient media. Incubation of the latter was carried out in an air thermostat for 24 hours at a temperature of 36±1°C. The next day, the grown colonies were counted; their growth zone was approximately 20 cm2.
4) Установлено, что масса ионов цинка, вышедших из ПЭ пленок в 100 г. свежих продуктов (на примере мяса курицы) не превышает среднее потребление цинка 7,5-17,0 мг/сут.4) It has been established that the mass of zinc ions released from PE films in 100 g of fresh products (using the example of chicken meat) does not exceed the average zinc consumption of 7.5-17.0 mg/day.
Введение ZnP, а также целевых модифицирующих веществ может увеличить ДКМ цинка в модельную среду. Нормируемое значение ДКМ цинка составляет 1,000 мг/л только для упаковочных материалов из поливинилхлорида. Для упаковки из других пластических масс этот показатель не нормируется. В качестве среды использовалась рекомендуемую приложением 2 ТР ТС 005/2011 модельную среду для свежих мяса и рыбы - дистиллированную воду. В соответствие с МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», среднее потребление цинка 7,5-17,0 мг/сут. Установленные уровни потребности 9,5-15,0 мг/сут. Верхний допустимый уровень потребления 25 мг/сут.The introduction of ZnP, as well as target modifying substances, can increase the DCM of zinc in the model medium. The normalized DMC value for zinc is 1,000 mg/l only for packaging materials made of polyvinyl chloride. For packaging made from other plastics, this indicator is not standardized. The medium used was the model medium recommended by Appendix 2 of TR CU 005/2011 for fresh meat and fish - distilled water. In accordance with MP 2.3.1.2432-08 “Norms for physiological needs for energy and nutrients for various groups of the population of the Russian Federation,” the average zinc consumption is 7.5-17.0 mg/day. Established requirement levels are 9.5-15.0 mg/day. The upper permissible intake level is 25 mg/day.
Исходя из вышесказанного, были определены массы ионов цинка в мясных продуктах фотометрическим методом с дитизоном по ПНД Ф 14.1:2:4.60-96 «Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ионов цинка в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с дитизоном».Based on the above, the masses of zinc ions in meat products were determined by the photometric method with dithizone according to PND F 14.1:2:4.60-96 “Quantitative chemical analysis of water. Methodology for measuring the mass concentration of zinc ions in drinking, surface and waste waters using the photometric method with dithizone.”
5) Достигнута необходимая способность после практического использования к биодеградации при утилизации с выраженным падением характеристики относительного удлинения при разрыве 6 МПа через 12 месяцев после хранения в почве.5) The required ability after practical use for biodegradation during disposal has been achieved with a pronounced drop in the elongation at break characteristic of 6 MPa 12 months after storage in soil.
Для выяснения возможности биодеградации пленок с «активной» антимикробной поверхностью использовали метод теста при закапывании в почву (Burialtest). Изучение способности материала к биодеградации оценивали в модельной почвенной среде (рН = 5.0-6.0) при 21±2°С, естественном освещении, атмосферном давлении, во влажных условиях в течение 12 месяцев.To determine the possibility of biodegradation of films with an “active” antimicrobial surface, a test method was used when buried in soil (Burialtest). The study of the ability of the material to biodegrade was assessed in a model soil environment (pH = 5.0-6.0) at 21±2°C, natural light, atmospheric pressure, in humid conditions for 12 months.
Примеры конкретного осуществления технического решения.Examples of specific implementation of technical solutions.
Предварительно модифицированную смесь гранул линейного полиэтилена и полиэтилена высокого давления подают в одношнековый лабораторный экструдер Z-7 с одной температурной зоной и экструдируют при 140-150°С и скорости вращения шнеков 50 об/мин. На выходе из формующей головки экструдера получают стренг в виде плотного стержня, который потом охлаждается и вытягивается. Стренг поступает в дробильную установку с последующим получением гранул идеального смешения для переработки на выдувном экструдере. Составы и свойства полученных композиций приведены в таблице 1.A pre-modified mixture of linear polyethylene and high-density polyethylene granules is fed into a Z-7 single-screw laboratory extruder with one temperature zone and extruded at 140-150°C and a screw rotation speed of 50 rpm. At the exit from the forming head of the extruder, a strand is obtained in the form of a dense rod, which is then cooled and drawn out. The strand enters the crushing plant and then produces ideally mixed granules for processing in a blow molding extruder. The compositions and properties of the resulting compositions are given in Table 1.
Затем гранулы после экструдера Z-7 поступают в одношнековый экструдер SJ-28 (выдувной) с четырьмя температурными зонами. Экструдируют при температурах 155-145-145-135°С от зоны загрузки до выхода соответственно и скорости вращения шнеков 50 об/мин. На выходе из формующей головки экструдера получают полиэтиленовый рукав и наматывают его на валы, с последующей запайкой на пакеты.Then the granules after the Z-7 extruder enter the SJ-28 single-screw extruder (blow molding) with four temperature zones. Extruded at temperatures of 155-145-145-135°C from the loading zone to the outlet, respectively, and a screw rotation speed of 50 rpm. At the exit from the forming head of the extruder, a polyethylene sleeve is obtained and wound onto shafts, followed by sealing into bags.
Исследования антимикробных свойств проводили с помощью тест-пластин марки Petrifilm 3M 6406 для определения количества КМАФАнМ (КОЕ/г) и 6417 для определения дрожжей и плесневых грибов. Использовали известную методику, рекомендуемую для определения компанией 3М.Studies of antimicrobial properties were carried out using test plates of the Petrifilm 3M brand 6406 to determine the amount of QMAFAnM (CFU/g) and 6417 to determine yeast and mold fungi. We used a well-known method recommended for determination by 3M.
Исследования прочностных свойств композиций (прочность при разрыве) проводили на полученных образцах, с помощью испытательной машины с электромеханическим приводом «ZwickZOO5», которые изготавливали методом выдувной экструзии на лабораторном экструдере SJ-28. Испытания проводились при температуре (23±2)°С и скорости раздвижения зажимов испытательной машины 50 мм/мин.Studies of the strength properties of the compositions (tensile strength) were carried out on the obtained samples using a testing machine with an electromechanical drive “ZwickZOO5”, which were produced by blow extrusion on a laboratory extruder SJ-28. The tests were carried out at a temperature of (23±2)°C and a speed of expansion of the clamps of the testing machine of 50 mm/min.
Исследования биодеградируемый свойств проводили с помощью метода Burialtest, при закладке экспериментально полученных пленок, размером 10×10 см в почву и последующими наблюдениями за ними в течении 12 месяцев.Studies of biodegradable properties were carried out using the Burialtest method, by laying experimentally obtained films measuring 10x10 cm in the soil and subsequent observations of them for 12 months.
Примеры:Examples:
Для выяснения возможности увеличения сроков сохранения свежести мяса в пленках с «активной» антимикробной поверхностью были выбраны пленки со следующими рецептурами:To determine the possibility of increasing the period of preservation of meat freshness in films with an “active” antimicrobial surface, films with the following recipes were selected:
1. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ + 10 крахмала;1. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG + 10 starch;
2. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ +15 крахмала;2. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG +15 starch;
3. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ + 10 сахарозы;3. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG + 10 sucrose;
4. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ + 15 сахарозы.4. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG + 15 sucrose.
Для выяснения возможности биодеградации пленок с «активной» антимикробной поверхностью были выбраны пленки со следующими рецептурами:To determine the possibility of biodegradation of films with an “active” antimicrobial surface, films with the following formulations were selected:
1. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ + 10 крахмала;1. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG + 10 starch;
2. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ +15 крахмала;2. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG +15 starch;
3. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ + 10 сахарозы;3. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG + 10 sucrose;
4. (80 ЛПЭНП+ 20 ПЭНП) / 2 ZnP +10 ПИБ+5 ПЭГ + 15 сахарозы;4. (80 LLDPE+ 20 LDPE) / 2 ZnP +10 PIB+5 PEG + 15 sucrose;
На ПЭ пленках, полученных методом выдувной экструзии, проведены физико-механические испытания, получены деформационные кривые, построены зависимости прочности ПЭ пленок при разрыве от концентрации различных добавок в ПЭ пленках. В условиях эксперимента установлено, что:Physical and mechanical tests were carried out on PE films produced by blow extrusion, deformation curves were obtained, and the dependences of the tensile strength of PE films on the concentration of various additives in PE films were plotted. Under experimental conditions it was found that:
- при увеличении в системе концентрации ZnP до 10% прочность ПЭ пленки при разрыве уменьшается на 20, 3% по сравнению с прочностью контрольного образца (пленка без ZnP);- with an increase in the ZnP concentration in the system to 10%, the tensile strength of the PE film decreases by 20.3% compared to the strength of the control sample (film without ZnP);
- При увеличении в системе концентрации ПИБ до 15% прочность ПЭ пленки увеличивается на 12,5% по сравнению с прочностью контрольного образца (пленка без ПИБ). В связи с этим для анализа по определению биоцидных свойств отобраны ПЭ пленки с концентрацией ПИБ 10% и 15%;- When the PIB concentration in the system increases to 15%, the strength of the PE film increases by 12.5% compared to the strength of the control sample (film without PIB). In this regard, PE films with a PIB concentration of 10% and 15% were selected for analysis to determine the biocidal properties;
- При увеличении в системе концентрации крахмала до 15% прочность ПЭ пленки при разрыве уменьшается на 24,7% по сравнению с прочностью контрольного образца ПЭ пленки (пленка без крахмала);- When the starch concentration in the system increases to 15%, the tensile strength of the PE film decreases by 24.7% compared to the strength of the control sample of the PE film (film without starch);
- При увеличении в системе концентрации сахарозы до 15% прочность ПЭ пленки при разрыве уменьшается на 15,9% по сравнению с прочностью контрольного образца ПЭ пленки (пленка без сахарозы);- When the sucrose concentration in the system increases to 15%, the tensile strength of the PE film decreases by 15.9% compared to the strength of the control sample of the PE film (film without sucrose);
- При концентрации биоразлагаемых добавок 15% в ПЭ пленке, прочность при разрыве пленки с крахмалом уменьшается на 9% по сравнению с прочностью ПЭ пленки с сахарозой.- At a concentration of biodegradable additives of 15% in a PE film, the tensile strength of a film with starch decreases by 9% compared to the strength of a PE film with sucrose.
Исследование биоцидных свойств, модифицированных ПЭ пленок выявило:A study of the biocidal properties of modified PE films revealed:
- Введение ZnP в концентрациях 2,5,10% в матрицу ПЭ пленки придает ей бактерицидные свойства. Оптимизируя количество ZnP в пленке, целесообразнее остановится на концентрации 2 %;- The introduction of ZnP in concentrations of 2,5,10% into the PE film matrix gives it bactericidal properties. When optimizing the amount of ZnP in the film, it is more advisable to focus on a concentration of 2%;
- Введение ПИБ в концентрациях 5,10,15% в матрицу ПЭ пленки способствует увеличению биоцидной активности пленки. Оптимизируя количество ПИБ в пленке целесообразнее остановится на концентрации 10%, так как при увеличении до 15%, коэффициент биоцидной активности изменяется незначительно - на 3,4%.- The introduction of PIB in concentrations of 5,10,15% into the PE film matrix helps to increase the biocidal activity of the film. When optimizing the amount of PIB in the film, it is more advisable to stop at a concentration of 10%, since with an increase to 15%, the coefficient of biocidal activity changes slightly - by 3.4%.
- При введении крахмала и сахарозы в концентрациях 5,10,15% в матрицу ПЭ пленки биоцидная активность пленки увеличивается на 31%, по сравнению с контрольным образцом (пленка без биоразлагаемых добавок).- When starch and sucrose are introduced in concentrations of 5,10,15% into the PE film matrix, the biocidal activity of the film increases by 31% compared to the control sample (film without biodegradable additives).
В ходе эксперимента установлено, что пленки с «активной» антимикробной поверхностью с введением крахмала и сахарозы в концентрациях [10-15]% являются биоразлагаемыми.During the experiment, it was found that films with an “active” antimicrobial surface with the introduction of starch and sucrose in concentrations of [10-15]% are biodegradable.
- Потери массы пленки с 15% крахмала за 12 месяцев составляют 23,3%, что на 14,2 % больше, чем у пленок с 10% крахмала и 10% сахарозы;- The weight loss of a film with 15% starch over 12 months is 23.3%, which is 14.2% more than that of films with 10% starch and 10% sucrose;
- Прочность при разрыве у пленки с 10% крахмала за 12 месяцев уменьшается на 53% (в 2,1 р.); у пленки с 10% сахарозы - на 56 % (в 2,3 р.); у пленки с 15% крахмала- на 51 % (в 2,1 р.);- The tensile strength of a film with 10% starch decreases by 53% (2.1 rubles) over 12 months; for film with 10% sucrose - by 56% (2.3 rubles); for film with 15% starch - by 51% (2.1 rubles);
- При увеличении концентрации крахмала в пленке с 10 до 15% прочность пленок при разрыве, находящихся в почве за 12 месяцев не изменилась;- With an increase in the starch concentration in the film from 10 to 15%, the tensile strength of films in the soil did not change over 12 months;
- Прочность пленок с крахмалом и сахарозой в концентрациях [10-15]%, находящихся при обычных условиях за 12 месяц не изменилась;- The strength of films with starch and sucrose in concentrations of [10-15]%, under normal conditions, has not changed over the 12th month;
- Прочность пленок с крахмалом и сахарозой в концентрациях [10-15]%, находящихся в почве уменьшилась практически в 2 раза за 12 месяцев, по сравнению с пленками, хранившимися при обычных условиях.- The strength of films with starch and sucrose in concentrations of [10-15]% found in the soil decreased by almost 2 times over 12 months, compared with films stored under normal conditions.
Условные обозначения:Legend:
- ЛПЭНП (марка 318-В) гранулированный линейный полиэтилен низкой плотности, ПАО «Нижнекамскнефтехим»- LLDPE (grade 318-B) granulated linear low-density polyethylene, PJSC Nizhnekamskneftekhim
- ПЭНП (марка 15813-020) гранулированный полиэтилен низкой плотности (высокого давления), ПАО «Нижнекамскнефтехим»- LDPE (grade 15813-020) granulated low-density polyethylene (high pressure), PJSC Nizhnekamskneftekhim
- ZnP (цинк- пиритион)- ZnP (zinc pyrithione)
- ПЭГ-1500 полиэтиленгликоль-1500- PEG-1500 polyethylene glycol-1500
- ПИБ - 1300 полиэтиленгликоль-1300- PIB - 1300 polyethylene glycol-1300
- Полисахарид (Крахмал картофельный)- Polysaccharide (potato starch)
- Дисахарид (Сахароза)- Disaccharide (Sucrose)
В ходе анализа были задействованы несколько видов гранулята, которые отличались соотношением полимерных компонентов:The analysis involved several types of granulate, which differed in the ratio of polymer components:
Рецептура гранулята №1: 93% ПЭВП + 2 % ZnP + 5% ПИБ;Granulate formulation No. 1: 93% HDPE + 2% ZnP + 5% PIB;
Рецептура гранулята №2: 93% ПЭНП + 2 % ZnP + 5% ПИБ;Granulate formulation No. 2: 93% LDPE + 2% ZnP + 5% PIB;
Рецептура гранулята №3: (80% ЛПЭНП+ 20% ПЭНП) + 2 % ZnP + 5% ПИБ.Granulate formulation No. 3: (80% LLDPE + 20% LDPE) + 2% ZnP + 5% PIB.
В ходе эксперимента установлено, что гранулят с рецептурой №3 обладает наиболее выраженными бактерицидными свойствами, по сравнению с рецептурами №1 и №2, на основании этого выбор в соотношении полимерных компонентов в грануляте был сделан в пользу рецептуры №3.During the experiment, it was found that the granulate with formulation No. 3 has the most pronounced bactericidal properties, compared to formulations No. 1 and No. 2, based on this, the choice in the ratio of polymer components in the granulate was made in favor of formulation No. 3.
Проведя ряд экспериментов по определению биоцидных свойств гранулята с ZnP и различными ПАВ, наиболее выраженными бактерицидными свойствами обладает ПЭГ.Having conducted a series of experiments to determine the biocidal properties of granulates with ZnP and various surfactants, PEG has the most pronounced bactericidal properties.
Для получения, модифицированного ПЭ гранулята с различными добавками взвесили исходные компоненты по рецептуре, согласно таблицам №1, №2, №3 и №4. Смесь ПИБ и ПЭГ поместили в лабораторный химический стакан и расплавили в термошкафу при температуре 70°С. Затем в расплавленную смесь внесли и смешали необходимые количества ЛПЭНП, ПЭНП, ZnP и биоразлагаемой добавки. Полученную смесь перенесли в бункер лабораторного экструдера Z-7. Далее расплавленная при 150°С, и тщательно гомогенизированная с помощью шнека в цилиндре экструдера полимерная смесь выходит через фильеру, кондиционируется, с помощью охлаждающего устройства, затем в виде стренга поступает в натяжное устройство и дробилку.To obtain a modified PE granulate with various additives, the initial components were weighed according to the recipe, according to tables No. 1, No. 2, No. 3 and No. 4. A mixture of PIB and PEG was placed in a laboratory beaker and melted in a heating cabinet at a temperature of 70°C. Then the required amounts of LLDPE, LDPE, ZnP and a biodegradable additive were added and mixed into the molten mixture. The resulting mixture was transferred to the hopper of a Z-7 laboratory extruder. Next, the polymer mixture, melted at 150°C and carefully homogenized using a screw in the extruder barrel, exits through a die, is conditioned using a cooling device, and then enters the tensioner and crusher in the form of a strand.
Для получения пленки с «активной» антимикробной поверхностью использовали экструдер SJ-28. 100 г. модифицированного гранулята с добавками, полученного экструзионным методом переносится в бункер лабораторного экструдера SJ-28.An SJ-28 extruder was used to produce a film with an “active” antimicrobial surface. 100 g of modified granules with additives obtained by extrusion are transferred to the hopper of a laboratory extruder SJ-28.
При температурном режиме: 1 зона нагрева: 140°C; 2 зона нагрева: 150°C; 3 зона нагрева: 160°C; 4 зона нагрева: 145°C и частота вращения шнека: 40 об/мин, гранулят плавится, гомогенизируется и поступает в кольцевую головку через боковой вход фильеры, меняя свое движение на 90оС. В кольцевой фильере расплав полимера равномерно распределяется за счет винтового распределителя по всей окружности фильеры и выходит в виде цилиндрической заготовки. Затем заготовка раздувается с помощью воздуха, подаваемого через отверстие в дорне. Рукав охлаждается с помощью равномерного обдува воздухом из специального обдувочного кольца установленного на фильере. После этого рукав поступает в складывающее устройство и вытягивается тянущими валками (частота вращения валков 20 об/мин) в сложенном виде, затем пленка через систему валков подается в намоточное устройство, где наматывается на бумажную шпулю.At temperature conditions: 1 heating zone: 140°C; 2 heating zone: 150°C; 3 heating zone: 160°C; 4 heating zone: 145°C and screw rotation speed: 40 rpm, the granulate melts, homogenizes and enters the ring head through the side entrance of the die, changing its movement to 90°C. In a ring die, the polymer melt is evenly distributed by a screw distributor over the entire circumference of the die and comes out in the form of a cylindrical blank. The workpiece is then inflated using air supplied through a hole in the mandrel. The sleeve is cooled by uniform airflow from a special blowing ring installed on the die. After this, the sleeve enters the folding device and is pulled out by pulling rollers (roll rotation speed 20 rpm) in a folded form, then the film is fed through a roller system into a winding device, where it is wound onto a paper spool.
Рецептура ПЭ-гранулята с ZnPTable 1
Recipe for PE granulate with ZnP
Рецептура ПЭ-гранулята с ПИБtable 2
Recipe for PE granulate with PIB
Рецептура ПЭ-гранулята с крахмаломTable 3
Recipe for PE granulate with starch
Рецептура ПЭ-гранулята с сахарозойTable 4
Recipe for PE granulate with sucrose
Claims (1)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021137359A RU2021137359A (en) | 2023-06-16 |
| RU2822221C2 true RU2822221C2 (en) | 2024-07-03 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304265A1 (en) * | POLYMERIC COMPOSITION BASED ON POLYOLEPHINES AND STABILIZING ADDITIVE | |||
| WO1993023456A1 (en) * | 1992-05-12 | 1993-11-25 | Regents Of The University Of Minnesota | Biodegradable compositions of synthetic and natural polymers |
| RU2629680C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-08-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Polymer composition for producing biodegradated articles |
| RU2725644C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет пищевых производств" | Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins |
| RU2749675C2 (en) * | 2017-05-31 | 2021-06-16 | Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. | Antimicrobial composition containing acyl lactylate and glycol and methods of microbial growth suppression through application thereof |
| RU2753723C1 (en) * | 2020-09-22 | 2021-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет пищевых производств" | Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties and controlled biodegradation period |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304265A1 (en) * | POLYMERIC COMPOSITION BASED ON POLYOLEPHINES AND STABILIZING ADDITIVE | |||
| WO1993023456A1 (en) * | 1992-05-12 | 1993-11-25 | Regents Of The University Of Minnesota | Biodegradable compositions of synthetic and natural polymers |
| RU2629680C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-08-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Polymer composition for producing biodegradated articles |
| RU2749675C2 (en) * | 2017-05-31 | 2021-06-16 | Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. | Antimicrobial composition containing acyl lactylate and glycol and methods of microbial growth suppression through application thereof |
| RU2725644C1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет пищевых производств" | Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins |
| RU2753723C1 (en) * | 2020-09-22 | 2021-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет пищевых производств" | Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties and controlled biodegradation period |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2056443C1 (en) | Compositions, method for processing composition and method for production of its melt | |
| US10920044B2 (en) | Carbohydrate-based plastic materials with reduced odor | |
| CN110603292B (en) | Resin composition, method for producing same, and molded article using same | |
| JPH0725944B2 (en) | Polymer-based blend composition containing modified starch | |
| EP0423604A1 (en) | Method for producing an antibacterial molded article of polyolefin resin | |
| CN113234307B (en) | Full-degradable antibacterial food packaging film and preparation method thereof | |
| US20140235763A1 (en) | Biodegradable films obtained from cassava starch and their manufacture process | |
| US20090149606A1 (en) | Degradable plastic composition and methods | |
| DE2552126A1 (en) | WATER-SOLUBLE AND EDIBLE THERMOPLASTIC MOLDING COMPOUNDS, PROCESS FOR THEIR PRODUCTION AND USE OF THE SAME FOR THE PRODUCTION OF MOLDINGS | |
| JPH04173868A (en) | Biodegradable thermoplastic resin composition and product therefrom | |
| RU2822221C2 (en) | Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins | |
| US5763518A (en) | Thermoplastic photodegradable and biodegradable polymer blend | |
| RU2408621C2 (en) | Polymeric composition for moulding biodegradable articles form molten mass | |
| RU2804818C2 (en) | Concentrated polymer composition (master batch) with antimicrobial properties and biodegradability based on polyolefins | |
| RU2264337C1 (en) | Antimicrobial polymer materials | |
| RU2318006C1 (en) | Biologically degradable thermoplastic composition with using of rye flour | |
| JP2587333B2 (en) | Biodegradable resin composition and molded article thereof | |
| KR100600492B1 (en) | Food packing materials contained nano aluminium hydroxide and process for preparation of the same | |
| RU2318844C1 (en) | Polyethylene composition for products with bactericidal properties (variants) | |
| RU2349612C1 (en) | Biologically degradable thermoplastic composition, made from confectionary industry wastes | |
| RU2315068C2 (en) | Multifunctional modifying agent | |
| JPS59174638A (en) | Antifungal-containing polyolefin composition | |
| KR20000013886A (en) | Synthetic resin material having freshness retention and antibacterial action and preparing method thereof | |
| RU2725644C1 (en) | Biodegradable polymer composition with antimicrobial properties based on polyolefins | |
| RU2625468C1 (en) | Antimicrobial polymer composition |