WO2023224593A1 - Method for producing oligosaccharide copolymers - Google Patents
Method for producing oligosaccharide copolymers Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023224593A1 WO2023224593A1 PCT/UA2022/000038 UA2022000038W WO2023224593A1 WO 2023224593 A1 WO2023224593 A1 WO 2023224593A1 UA 2022000038 W UA2022000038 W UA 2022000038W WO 2023224593 A1 WO2023224593 A1 WO 2023224593A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- component
- oligosaccharide
- plasticizer
- reagent
- oligosaccharides
- Prior art date
Links
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 title claims abstract description 123
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 title claims abstract description 122
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 83
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 60
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 59
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 58
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 55
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 36
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims abstract description 35
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 19
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical group C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims abstract description 11
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims abstract description 6
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims abstract description 5
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 claims abstract description 5
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims abstract description 5
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 claims abstract description 5
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 claims abstract description 5
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 150000004072 triols Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 59
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 27
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 claims description 23
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 22
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 21
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 18
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 17
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 17
- -1 permanganate Chemical compound 0.000 claims description 17
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 14
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 10
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000001788 mono and diglycerides of fatty acids Substances 0.000 claims description 10
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 10
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 10
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical class OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 9
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 claims description 9
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 9
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 claims description 9
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 claims description 9
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 claims description 8
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000010935 mono and diglycerides of fatty acids Nutrition 0.000 claims description 8
- HDDLVZWGOPWKFW-UHFFFAOYSA-N trimethyl 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate Chemical compound COC(=O)CC(O)(C(=O)OC)CC(=O)OC HDDLVZWGOPWKFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 7
- 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 description 7
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 7
- QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N Acetyl tributyl citrate Chemical compound CCCCOC(=O)CC(C(=O)OCCCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCCCC QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 6
- 229920000223 polyglycerol Polymers 0.000 claims description 6
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 claims description 6
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 4-(4-fluorophenyl)oxane-4-carboxylic acid Chemical compound C=1C=C(F)C=CC=1C1(C(=O)O)CCOCC1 CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 claims description 5
- KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMVSA-N Isosorbide Chemical compound O[C@@H]1CO[C@@H]2[C@@H](O)CO[C@@H]21 KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 5
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 claims description 5
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 5
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 5
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 claims description 5
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 5
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 5
- 229960002479 isosorbide Drugs 0.000 claims description 5
- 239000001540 sodium lactate Substances 0.000 claims description 5
- 229940005581 sodium lactate Drugs 0.000 claims description 5
- 235000011088 sodium lactate Nutrition 0.000 claims description 5
- YJMZHIMVTRDHND-UHFFFAOYSA-N 2-oxoazepane-3-carboxamide Chemical compound NC(=O)C1CCCCNC1=O YJMZHIMVTRDHND-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 claims description 4
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 claims description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001266 acyl halides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000001809 ammonium phosphatide Substances 0.000 claims description 4
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 4
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 4
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 4
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002303 glucose derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000003944 halohydrins Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 4
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 4
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001937 mono and diacetyl tartraric acid esters of mono and diglycerides of fatty acids Substances 0.000 claims description 4
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 claims description 4
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 claims description 4
- 239000001816 polyoxyethylene sorbitan tristearate Substances 0.000 claims description 4
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 claims description 4
- 229940068965 polysorbates Drugs 0.000 claims description 4
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000006188 syrup Substances 0.000 claims description 4
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 claims description 4
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 claims description 4
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 claims description 4
- AZSFNUJOCKMOGB-UHFFFAOYSA-K cyclotriphosphate(3-) Chemical compound [O-]P1(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])(=O)O1 AZSFNUJOCKMOGB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N dichloridooxygen Chemical compound ClOCl RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 claims description 3
- CCNDOQHYOIISTA-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(2-tert-butylperoxypropan-2-yl)benzene Chemical group CC(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1C(C)(C)OOC(C)(C)C CCNDOQHYOIISTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 0.000 claims description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 claims description 2
- 150000002314 glycerols Chemical class 0.000 claims description 2
- 229940067606 lecithin Drugs 0.000 claims description 2
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract 2
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 abstract 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 150000002772 monosaccharides Chemical group 0.000 description 23
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 17
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 16
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 12
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 229920008262 Thermoplastic starch Polymers 0.000 description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000004628 starch-based polymer Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 6
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 229960002303 citric acid monohydrate Drugs 0.000 description 5
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 5
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010559 graft polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 150000004043 trisaccharides Chemical class 0.000 description 4
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 3
- YASYEJJMZJALEJ-UHFFFAOYSA-N Citric acid monohydrate Chemical compound O.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O YASYEJJMZJALEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 3
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 3
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 3
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 3
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 3
- 229960004106 citric acid Drugs 0.000 description 3
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 3
- 150000002016 disaccharides Chemical class 0.000 description 3
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 3
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 3
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 3
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 3
- 229920001896 polybutyrate Polymers 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N (+)-Galactose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N 0.000 description 2
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 2
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 235000019961 diglycerides of fatty acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000004629 polybutylene adipate terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004044 tetrasaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVGXBYVKFQJQGN-UHFFFAOYSA-N 1-tert-butylperoxy-2-propan-2-ylbenzene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1OOC(C)(C)C WVGXBYVKFQJQGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-AAKVHIHISA-N 2,3-bis[[(z)-12-hydroxyoctadec-9-enoyl]oxy]propyl (z)-12-hydroxyoctadec-9-enoate Chemical class CCCCCCC(O)C\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCC\C=C/CC(O)CCCCCC)COC(=O)CCCCCCC\C=C/CC(O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-AAKVHIHISA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- 241000238421 Arthropoda Species 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002160 Celluloid Polymers 0.000 description 1
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-VRPWFDPXSA-N D-Fructose Natural products OC[C@H]1OC(O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-VRPWFDPXSA-N 0.000 description 1
- 101100478173 Drosophila melanogaster spen gene Proteins 0.000 description 1
- 239000001692 EU approved anti-caking agent Substances 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- 229920005692 JONCRYL® Polymers 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
- 101100513476 Mus musculus Spen gene Proteins 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 239000004147 Sorbitan trioleate Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001263 acyl chlorides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 229920001871 amorphous plastic Polymers 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 229940025131 amylases Drugs 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920000229 biodegradable polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000004622 biodegradable polyester Substances 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001728 carbonyl compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 235000014651 chocolate spreads Nutrition 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229940097362 cyclodextrins Drugs 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000001064 degrader Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 150000002243 furanoses Chemical class 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- 229930182470 glycoside Natural products 0.000 description 1
- 150000002338 glycosides Chemical class 0.000 description 1
- 230000013595 glycosylation Effects 0.000 description 1
- 238000006206 glycosylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003979 granulating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 239000003230 hygroscopic agent Substances 0.000 description 1
- 235000015243 ice cream Nutrition 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013310 margarine Nutrition 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000006224 matting agent Substances 0.000 description 1
- 239000008268 mayonnaise Substances 0.000 description 1
- 235000010746 mayonnaise Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 230000001483 mobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002771 monosaccharide derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 239000012038 nucleophile Substances 0.000 description 1
- 239000003605 opacifier Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000001820 oxy group Chemical group [*:1]O[*:2] 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000005080 phosphorescent agent Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 150000003215 pyranoses Chemical class 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 235000015067 sauces Nutrition 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000001587 sorbitan monostearate Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000000707 stereoselective effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001959 sucrose esters of fatty acids Substances 0.000 description 1
- 125000000185 sucrose group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000003655 tactile properties Effects 0.000 description 1
- 229920006027 ternary co-polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 229940100445 wheat starch Drugs 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/18—Plasticising macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
- C08L3/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L51/02—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to polysaccharides
Definitions
- the invention relates to the chemical and food industries, in particular to the production of biologically soluble plastics, which can be used for the manufacture of molded or film products for various purposes, including food, using methods traditionally used in plastic processing (extrusion, injection molding, pressing, inflation formation and the like).
- the invention relates to a new method for producing copolymers of oligosaccharides, which in the present invention are thermoplastic polymers based on renewable raw materials obtained in this way, and which soften back when exposed to heat and harden when cooled.
- Polysaccharides are raw materials that have the advantages of being renewable, biosoluble and available in large quantities at an economically better price.
- PLA polylactic acid
- Low molecular weight plasticizers such as polyethylene glycol (PEG) and citrate esters can improve the plasticity of PLA/starch blend materials but cannot change the immiscibility of PLA and starch. Plasticizers subsequently migrate and are not stabilized in mixtures.
- PEG polyethylene glycol
- citrate esters can improve the plasticity of PLA/starch blend materials but cannot change the immiscibility of PLA and starch. Plasticizers subsequently migrate and are not stabilized in mixtures.
- the first compositions with the addition of starch were developed more than 20 years ago. Starches have been used in mixtures with synthetic polymers such as polyethylene or polypropylene as filler. Before mixing, the starch was dried to moisture less than 1% to reduce its hydrophilic nature. The compositions obtained in this way contained from 10 to 20% granulated starch, because more than this value the physical and mechanical properties of the resulting compositions are unacceptable for further processing into finished products. Moreover, it turned out that such polyolefin-based compositions only disintegrate into fragments under the influence of living organisms, and do not biologically dissolve, as expected.
- thermoplastic starch TPC was obtained by plasticizing starch by including the required plasticizer, the amount of plasticizer ranged from 15 to 25% relative to starch. Plasticization was carried out using mechanical and thermal energy.
- US Patent No. 5,095,054 describes the reduced crystallinity degradation state and processes for producing thermoplastic starch.
- thermoplastic starch obtained from various grades of starch and plasticizers are still low.
- the compositions are very brittle, very brittle, elongation at break is very low.
- the maximum tensile strength of thermoplastic starch decreases greatly as the plasticizer level increases.
- thermoplastic starches were subjected to exploratory studies with the aim of developing biologically soluble compositions with better physical and mechanical properties.
- Many sources describe various options for loading biodegradable polymers with starch, with different methods of modifying the starch, but preserving the starch granules.
- the starch content in these compositions remains low, and the physical and mechanical properties are low.
- WO2018187784 discloses a biodegradable polymer composite containing polystyrene and thermoplastic amorphous starch.
- polystyrene materials are brittle, can crack when bent, and have a long process of decomposition.
- a biodegradable material is known containing corn or bean starch, potato starch, modified starch, polyvinyl alcohol and PLA.
- the components are completely mixed, transferred to the granulator to obtain granular materials after extrusion on a twin screw extruder.
- granular material is obtained, which complicates further work with it.
- Modified starch and polyvinyl alcohol were also used, which does not allow the use of this material for the manufacture of a wide range of products.
- Document CN110564089 discloses a degradable film made from corn starch, glycerin, PLA, sugar cane and purified water. Upon receipt, soaking in PVA in a special tank and stirring with steam heating and holding in standby mode are used. The addition of sugar cane is done to increase the strength of the film.
- the disadvantage is that in the production process of the presented material, a long-term soaking stage is used starch-containing raw materials, which subsequently requires the removal of water at high temperatures, which reduces the quality of the resulting material.
- document CN110358264 discloses the manufacture of a material on the basis of which packaging products are made and which contains corn starch, PBAT, PLA, glycerin, maleic anhydride, ethylene copolymer and vinyl acetate and other additional components, such as talc , calcium carbonate, chain extender.
- the method includes pre-processing of raw materials, mixing, extrusion granulation and subsequent stages of film production.
- the starch is pre-treated by vacuum drying, which is a costly process and significantly increases the cost of the resulting material.
- granular material significantly limits further use for a wider range of products.
- the objective of the invention was to create a method for producing a material from which it is possible to obtain a wider range of products from raw materials, without complex pre-processing and without high-cost stages, at the same time the material must be of high quality, safe and environmentally friendly.
- the problem was solved by creating a method for producing copolymers of oligosaccharides, including the stages: (a) take at least one polysaccharide (component 1) and at least one degradation reagent (component 2);
- organic plasticizer selected from diols, triols and polyols, for example, acetyl tributyl citrate (component 6), and at least one reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer, emulsifier (component 7), and at least one plasticizer with functional groups and/or other substances containing functional groups (component 8), containing functional groups having active hydrogen, and/or functional groups yielding such functional groups having active hydrogen by hydrolysis;
- thermoplastic oligosaccharides (component 9) by thermomechanical reaction of the modified oligosaccharide with an organic plasticizer, emulsifier and functional group-containing substances or cross-linking reagent;
- g selecting at least one monomer or polymer to be copolymerized, a co-monomer (component 10), and at least one polymerization initiator selected from organic diacids and compounds containing at least two identical or different, free or latent functional groups selected from functional groups of isocyanate, carbamoylcaprolactam, epoxide, halogen, acid anhydride, acyl halides, oxychloride, trimetaphosphate and alkoxysilane (component 11), and optionally include various functional additives;
- the polysaccharide is selected from the native starch of cereal plants such as wheat, rice, barley or corn, tubers such as potatoes, moss, leguminous plants such as peas, soybeans, or a mixture thereof, and the degradation reagent is citric acid from renewable natural resources.
- the ratio of the destruction reagent and native starch is from 0.1:100 to 0.5:100; the process occurs in the extruder during two observation zones and depends on the screw configuration, the number of revolutions of the extruder screw and temperature.
- the modification, oxidation or cross-linking reagent of the oligosaccharide is selected from oxidizing agents for polysaccharides, namely: hydrogen peroxide, oxygen, ozone, bromine, chromic acid, permanganate, nitrogen dioxide and hypochlorite.
- the organic plasticizer is selected from diols, triols and polyols, for example acetyl tributyl citrate;
- the reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer is selected from mono- and diglycerides of fatty acids (E471), glycerol esters, fatty and organic acids (E472e), lecithin, phosphatides (E322), ammonium salts of phosphatidelic acid (E442), polysorbates and derivatives (E432...E436), sorbitan esters, plasticizer selected from water, sugars such as glucose, maltose, fructose or sucrose; polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups; urea, salts of organic acids such as sodium lactate, as well as mixtures of these products.
- Step (d) may be omitted when performing the technology of cross-linking oligosaccharides with a plasticizer using a cross-linking reagent.
- Step (f) may be absent when performing the technology of copolymerization of the modified oligosaccharide with monomers or polymers for copolymerization, polymerization initiators and, if necessary, minerals and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer.
- Steps (a), (b) and (c), (d) can be interchanged, provided that the modification of the polysaccharides is carried out first, and then the destruction of the modified polysaccharides.
- the mixture is heated to a temperature from 120°C to 180°C.
- step (b) oligosaccharides are obtained by continuous thermomechanical destruction on a twin-screw extruder.
- modified oligosaccharides eg oxidized oligosaccharides
- a continuous thermomechanical reaction method in a twin screw extruder.
- the plasticizer is selected from glycerin, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, trimethyl citrate and/or mixtures of these products; the plasticizer is included in the modified oligosaccharides in an amount from 10 to 100 parts by weight, preferably in an amount from 25 to 75 by weight per 100 parts by weight of oligosaccharide.
- the polymerization initiator is selected according to the type of compound: diisocyanates and polyisocyanates, dicarbamoyl caprolacts and diepoxides, halohydrins and organic dibasic acids, oxychlorides and trimetaphosphates, alkoxysilanes.
- the initiator of polymerization is Bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene.
- the amount of the polymerization initiator is 0.01 to 5 parts, preferably 0.1 to 3 parts, per 100 parts of the oligosaccharide copolymer from step (h).
- the technical result of implementing the invention is the production of polymers with a high content of biodegradable oligosaccharides, having excellent rheological and mechanical properties, obtained by a method in which there are no long-term, complex, economically expensive operations and reagents.
- Polysaccharides are the most common and inexpensive natural polymers, but, unfortunately, they cannot be processed using modern equipment - they do not have thermoplastic properties. Plasticized polysaccharides require additional mixing with other biodegradable polymers to obtain compositions that have acceptable physical and mechanical properties for the production of finished products, such as films, sheets, etc.
- the most common biodegradable polymer is obtained from 100% natural raw materials - PLA. But the technology for producing PLA is very complex and the cost of the biopolymer is very high.
- the present invention describes the production of saccharide oligomers from a polysaccharide and the copolymerization of oligomers with other monomers, oligomers or polymers to obtain a copolymer with high physical and mechanical properties, biodegradable and capable of being processed into finished products using modern equipment.
- Oligosaccharides should be chemically modified by esterification, oxidation, cross-linking and grafting to promote material compatibility of the PLA/oligosaccharide mixture.
- the present invention describes a method for producing an oligosaccharide copolymer (OSC), including the following steps: 1) obtaining oligosaccharides (component 3) from polysaccharides (component 1) by the method of destruction of the latter using destruction reagents (component 2);
- thermoplastic oligosaccharides component 9
- thermochemical reaction of modified oligosaccharides and an organic plasticizer component 6
- reagents for stabilizing emulsions of water and an organic plasticizer component 7
- plasticizers with functional groups and/or other substances that contain functional groups component 8
- the initial content of oligosaccharides in the SOS can range from 5 to 95%, preferably up to 75%. So, there are three main technological processes in this technology:
- oligosaccharides means carbohydrates whose molecules built from several monosaccharide residues, from 2 to 20, connected by glycosidic bonds, an exocyclic bond of the anomeric C atom of a monosaccharide with an atom of an adjacent monosaccharide residue. According to the degree of polymerization, disaccharides, trisaccharides, tetrasaccharides, etc. are distinguished.
- Oligosaccharides may include residues of one monosaccharide, homooligosaccharide, or various monosaccharides, hetero-oligosaccharides.
- Each monosaccharide residue can be in one of four possible cyclic forms (a- and -furanose, a- and p-pyranose) and is connected by a glycosidic bond to the hydroxyl group of the adjacent residue, including the hemiacetal hydroxyl.
- the strict nomenclature of the OS is quite cumbersome.
- the name of the oligosaccharide is formed according to the type of O-substituted monosaccharide derivatives, based on the name of the reducing unit indicating all available substituents; for unreduced oligosaccharides, the nomenclature is similar to that of glycosides.
- the names of linear OSs often use a sequential listing of monosaccharide residues indicating the type of bond between them.
- OS are obtained, as a rule, through the reaction of partial (chemical or enzymatic) cleavage of natural polysaccharides and glycoproteins.
- the sucrose group is widely represented in plants, where it plays the role of an easily mobilizing energy reserve.
- this group includes OSs formed by glycosylation of the sucrose molecule with residues of D-fructose (Fru), D-glucose (Glc) or D-galactose (Gal), as well as as a result of further partial hydrolysis of these higher oligosaccharides.
- OS are colorless crystalline compounds, soluble in water, less soluble in polar organic solvents and insoluble in non-polar ones. Non-reducing OSs crystallize easily, while reducing OSs exist in solutions as a mixture of tautomeric forms and often crystallize with great difficulty.
- OS synthesis is one of the most difficult problems in the synthetic chemistry of carbohydrates. For this purpose, numerous methods have been developed for the selective protection of hydroxyl groups in monosaccharide molecules and a number of fairly effective methods for the stereospecific construction of glycosidic bonds.
- sucrose which, in terms of annual production of more than 100 million tons, occupies one of the first places among individual organic compounds.
- Lactose and cyclodextrins are produced in small quantities and are used in the pharmaceutical industry.
- Synthetic oligosaccharides identical to the antigenic determinants of bacterial polysaccharides, can be used in the synthesis of artificial vein antigens, which are promising for the production of specific vaccines.
- OSs in accordance with the degree of polymerization: disaccharides, trisaccharides, tetrasaccharides.
- the most preferred will be OS with the highest degree of polymerization.
- polysaccharides means high molecular weight carbohydrates, polymers of monosaccharides. Polysaccharide molecules are long linear or branched chains of monosaccharide residues connected by a glycosidic bond. Upon hydrolysis they form monosaccharides or oligosaccharides. In living organisms they perform reserve (starch, glycogen), structural (cellulose, chitin) and other functions.
- polysaccharides differ significantly from the properties of their monomers and depend not only on the composition, but also on the structure and branching of the molecules. They may be amorphous or even insoluble in water.
- Cellulose and chitin are structural polysaccharides.
- Cellulose serves as the structural basis of plant cell walls and is the most abundant organic substance on Earth. It is used in the production of paper and textiles, and as a feedstock for the production of viscose, cellulose acetate, celluloid and nitrocellulose.
- Chitin has the same structure, but with a nitrogen-containing side branch that increases its strength. It is found in the exoskeleton of arthropods and in the cell walls of some fungi. It is also used in many industries, including surgical needles.
- detruction reagents means reagents that, during thermomechanical interaction with polysaccharides, for example, with native starch, during hydrolysis, ensure gradual depolymerization of starch and the formation of dextrins, then maltose, and with complete hydrolysis of glucose. Destruction of starch, which begins with swelling and destruction of starch grains, accompanied by depolymerization.
- soluble starch has high adhesive strength.
- the term soluble starch is usually understood as a product of starch destruction that has the following characteristics: 1) low solubility in cold water; 2) good solubility in hot water; 3) lack of ability to restore Fehling's solution; 4) the ability to give a blue color with iodine.
- Degradation of the partially crystalline native state of starch to produce thermoplastic amorphous starch can be carried out in a slightly hydrated environment using extrusion processes. Producing a molten phase from starch granules requires not only a large amount of mechanical energy and thermal energy, but also the presence of a plasticizer to eliminate the risk of starch carbonation.
- the most preferred reagents for starch destruction are acids from renewable natural resources, such as citric acid.
- Water is the most natural plasticizer for starch and the most used, but other molecules are also very effective, especially sugar molecules such as glucose, maltose, fructose or sucrose; polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups; urea, salts of organic acids such as sodium lactate, as well as mixtures of these products.
- sugar molecules such as glucose, maltose, fructose or sucrose
- polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups
- PEGs polyethylene glycols
- glycerin polyethylene glycols
- sorbitol glycerin
- sorbitol glycerin
- sorbitol glycerin
- modified oligosaccharides refers to the chemical modification of OS, which produces structural changes and the introduction of oxygen-containing functional groups, thus affecting the physicochemical properties and making it suitable for various industrial applications.
- oxidized OS can be widely used in the paper, textile, construction and food industries.
- OS oxidation involves the oxidation of a primary or secondary hydroxyl to carbonyl or carboxyl surface groups, while the number of these groups indicates the efficiency of the modification.
- Oxidized OS has a lower viscosity and a tendency to destroy the structure, while at the same time higher transparency, film formation and binding properties than native starch.
- Oxidized OS is produced by reacting OS with a certain amount of oxidizing agent at controlled temperature and pH.
- modification reagent refers to chemical structures that affect oligosaccharides and modify them, for example, oxidizing agents for OS.
- oxidizing agents including hydrogen peroxide, oxygen, ozone, bromine, chromic acid, permanganate, nitrogen dioxide and hypochlorite.
- the use of hydrogen peroxide is preferred due to its low price, high oxidation potential and beneficial environmental qualities, such as safety of use. Disadvantages
- the use of hydrogen peroxide is its low reactivity towards most organic functional groups and the fact that in the presence of compounds with an electrophilic character it behaves as a nucleophile without exhibiting oxidizing properties.
- This unfavorable property of hydrogen peroxide is overcome by using catalysts such as metal ions: Cu(II), Fe(II), Fe(III), Co(II), Ti(III), W(VI) or V(V).
- the most promising catalysts for OS oxidation are copper and iron ions, especially in combination. Iron ions promote the oxidation of OS, and copper ions enhance the effect of Fe(II) ions.
- organic plasticizer any organic molecule of low molecular weight, in other words, preferably having a molecular weight of less than 5000, in particular less than 1000, which, when incorporated into starch by thermomechanical treatment at a temperature of from 20 to 200° C., results in reducing the glass transition temperature and/or reducing the crystallinity of granular starch to less than 15%, or even to a substantially amorphous state.
- thermoplastic oligosaccharide means OS in an amorphous and thermoplastic state. This state is obtained by plasticizing the OS by including an acceptable plasticizer included in the OS in an amount of 15 to 25% relative to modified oligosaccharide by providing mechanical and thermal energy.
- a reagent for stabilizing emulsions of water and an organic plasticizer means substances that ensure the creation of emulsions from miscible liquids.
- Emulsifiers are often added to food products to create and stabilize emulsions and other food disperse systems. This is a standard ingredient in mayonnaise and other ready-made sauces, margarines and spreads, butter, chocolate, and ice cream. Emulsifiers determine the consistency of a food product, its plastic properties and viscosity.
- E471 mono- and diglycerides of fatty acids (E471), esters of glycerol, fatty and organic acids (E472e), lecithins, phosphatides (E322), ammonium salts of phosphatidylic acid (E442), polysorbates and derivatives (E432...E436), esters of sorbitan, Spen (E491...E496), esters of polyglycerol and interesterified ricinol acids (E473).
- the task of the emulsifier is to connect H2O, which is in the OS, with plasticizers.
- functionalized plasticizers or functionalized substances any molecule, other than OC, binder and plasticizer, containing functional groups having active hydrogen, in other words, functional groups having at least one hydrogen atom capable of substitution, if a chemical reaction takes place between the atom containing that hydrogen atom and another reactive functional group.
- Functional groups having active hydrogen are, for example, functional groups hydroxyl, protic acid, urea, urethane, amide, amine or thiol.
- This definition also covers in the present invention any molecule other than OC, a plasticizer containing functional groups capable of producing, especially by hydrolysis, such functional groups as having active hydrogen.
- Functional groups which can give, especially by hydrolysis, such functional groups which have an active hydrogen are, for example, alkoxy functional groups, in particular alkoxysilanes, or acyl chloride, acid anhydride, epoxide or ester functional groups.
- polymerization initiator any molecule containing at least two free or latent functional groups capable of reacting with molecules containing functional groups having active hydrogen, such as, in particular, a plasticizer.
- the polymerization initiator can strengthen the bond in the copolymer between the plasticized OS and the second monomer or polymer, or can independently initiate this bond.
- the graft polymerization method ensures the production of resins of the highest quality.
- the polymerization initiator ensures the attachment of at least one part of the plasticizer to the OS and/or to the functional substance using covalent bonds.
- the method includes the step of incorporating at least one functional substance into the thermoplastic OS.
- the polymerization initiator used is preferably selected so that one of its reactive functional groups is capable of reacting with the reactive functional groups of the functional substance. This makes it possible for the plasticizer to be at least partially attached by covalent bonding to the functional substance. Therefore, the plasticizer must be attached to both the OS and the functional substance.
- the OC copolymer technology of the present invention involves continuous production and supply of components as needed.
- the temperature In the zone where the polymerization initiator is supplied in the extruder, the temperature must be sufficient to carry out the graft polymerization reaction, on the one hand, with the polymer, and on the other hand, with the functional substance of the plasticized OS.
- the polymerization initiator can be selected, for example, from compounds containing at least two identical or different, free or latent, functional groups selected from functional groups isocyanate, carbamoylcaprolactam, epoxide, halogen, acid anhydride, acyl halide, oxy and alkoxysilane.
- the polymerization initiator may also be an organic diacid.
- organic diacid may preferably be the following compounds: diisocyanates and polyisocyanates; dicarbamoyl caprolacts; diepoxides, halohydrins; organic diacids, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, maleic acid and suitable anhydrides; trimetaphosphates; alkoxysilanes.
- the appropriate amount of polymerization initiator depends in particular on the plasticizer content. The higher the amount of plasticizer introduced, the greater the amount of polymerization initiator can be.
- the amount of polymerization initiator used is preferably from 0.1 to 5 parts per 100 parts of the mixture.
- Polysaccharides are the native starch of cereal plants such as wheat, rice, barley or corn, tuber crops such as potatoes, monica, legumes such as peas, soybeans.
- the OS plasticizer is selected from diols, tripols and polyols such as glycerol, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, salts of organic acids such as sodium lactate, urea, acetyl tributyl citrate.
- the amount of bound plasticizer in the OC copolymer can be relatively high compared to compositions with free plasticizer.
- the plasticizer is included in the OS, preferably from 10 to 100 parts by weight of the OS.
- a plasticizer having functional groups or adding to the mixture, OS and plasticizer, substances containing functional groups, having active hydrogen or functional groups having active hydrogen may be a polymer of natural origin, or even a synthetic polymer derived from monomers of fossil origin or a monomer from renewable natural resources.
- copolymer OC containing from 5 to 95% OC
- thermoplastic OC containing from 75 to 95% OC, which can be supplied for further copolymerization or blending with other biodegradable polymers.
- OC copolymer is one that is biodegradable as defined by EN 13432, ASTM D6400 and ASTM 6868 standards.
- Substances that improve the properties of the OS copolymer, components 13 and 14, may be an agent that improves or regulates conductive or insulating properties with respect to electricity or heat, impermeability, for example, to air, water, gases, solvents, fatty substances, gasolines, odors and aromatic substances selected in particular from minerals, salts and organic substances, in particular from nucleating agents such as talc, compatibilizers such as surfactants, water trapping or deactivating agents, acids, catalysts, metals, oxygen or infrared radiation, hydrophobic agents such as oils and fats, granulating agents, hygroscopic agents such as pentaerythritol, agents for conducting or dissipating heat such as metal powders, graphite and salts, and micrometric reinforcing fillers such as like clay and soot.
- nucleating agents such as talc
- compatibilizers such as surfactants, water trapping or deactivating agents, acids, catalysts, metals, oxygen or infrared
- Substances that improve the properties of the OS copolymer can also be an agent that improves organoleptic properties, in particular: aromatic properties (fragrant substances or odor masking agents);
- luminators brighteners such as titanium dioxide, dyes, pigments, color enhancers, opacifiers, matting agents such as calcium carbonate, thermochromic agents, phosphorescent and fluorescent agents, metallizing or marbling agents and anti-fog agents );
- the OC copolymer improver may also be an agent that improves or regulates adhesion properties, especially adhesion to cellulosic materials such as paper or wood, metal materials such as aluminum and steel, glass or ceramic materials, textile materials and mineral materials, especially pine resin, rosin, ethylene/vinyl alcohol copolymer, fatty amines, lubricants, demolding agents, antistatic agents and anti-caking agents.
- cellulosic materials such as paper or wood, metal materials such as aluminum and steel, glass or ceramic materials, textile materials and mineral materials, especially pine resin, rosin, ethylene/vinyl alcohol copolymer, fatty amines, lubricants, demolding agents, antistatic agents and anti-caking agents.
- the OC copolymer improvers may also be an agent that improves the wear resistance of the material or an agent that controls its biological solubility, especially selected from hydrophobic agents such as oils and fats, anti-corrosion agents, antimicrobial agents such as Ag, Cu and Zn, degradation catalysts , such as oxocatalysts, and enzymes, such as amylases.
- hydrophobic agents such as oils and fats
- anti-corrosion agents such as Ag, Cu and Zn
- antimicrobial agents such as Ag, Cu and Zn
- degradation catalysts such as oxocatalysts
- enzymes such as amylases.
- OS copolymers expand the range of applications of PLA and correct the main defects known for PLA, namely: - mediocre barrier effect for CO2 and oxygen;
- OS copolymer technology allows the life and stability of the polymer to be adjusted by adjusting, in particular, its affinity for water so that it is acceptable for the projected material uses and reuse envisaged at the end of its life.
- the high barrier properties of the OC copolymers according to the invention allow their use as barrier films for water, steam, oxygen, carbon dioxide, odors, fuels, automotive fluids, organic solvents and/or fatty substances, alone or in a multi-layer or multi-layer structures obtained by co-extrusion, layering or other techniques, for the field of packaging of printed media, the field of insulation or the textile field, in particular.
- the OC copolymers of the present invention can also be used to enhance hydrophilic nature, electrical conductivity or microwave suitability, printability, dyeability, whether bulk colored or dyed, antistatic or anti-dust effect, scratch resistance, adhesive strength, heat weldability, sensory properties, in particular tactile and acoustic properties, water and/or steam permeability, or resistance to organic solvents and/or fuels, synthetic polymers in the context, for example, the production of membranes, films for printable electronic labels, textile fibers, containers or tanks or synthetic hot-melt films, parts produced by injection molding or extrusion.
- a very important aspect for polymer packaging in the modern world is that the relatively hydrophilic nature of the OS copolymers according to the invention significantly reduces the risks of biological accumulation in the fatty tissues of living organisms and therefore also in the food chain.
- thermoplastic starch TPS
- TPC thermoplastic starch
- SOS can be compared with mixtures obtained by a two-stage method.
- producers receive TPK.
- SOS with a high OC content can also be used for mixing with other biodegradable polymers.
- New technology for mixing SOS with biodegradable polymers does not require complex mixing equipment.
- the entire technological process for producing oligosaccharide copolymers takes place continuously on one twin-screw extruder.
- the method includes the following steps.
- component 1 Take at least one polysaccharide (component 1), which is selected from the native starch of cereal plants such as wheat, rice, barley or corn, tubers such as potatoes, monica, leguminous plants such as peas, soybeans, or a mixture thereof and at least one destruction reagent (component 2), which is, for example, citric acid from renewable natural resources, in a ratio sufficient for further processing.
- component 2 which is, for example, citric acid from renewable natural resources, in a ratio sufficient for further processing.
- a suitable ratio of degradation agent to native starch is from 0.1 to 0.5:100.
- Oligosaccharides are prepared by thermomechanically reacting the polysaccharide with a degrader using a continuous thermomechanical decomposition method in a twin-screw extruder (component 3). The process occurs in the extruder during two observation zones and depends on the screw configuration, the number of revolutions of the extruder screw and temperature.
- the temperature is from 120°C to 180°C.
- At least one oligosaccharide modification, oxidation or cross-linking reagent (component 4) is provided.
- Oxidizing agents for polysaccharides are suitable for this.
- the following can be used oxidizing agents including hydrogen peroxide, oxygen, ozone, bromine, chromic acid, permanganate, nitrogen dioxide and hypochlorite.
- Modified oligosaccharides are obtained by thermomechanical reaction of the oligosaccharide and the modification reagent in a ratio of 0.1:100 to 0.5:100, or other depending on the selected starch.
- the temperature ranges from 120°C to 180°C by continuous thermomechanical reaction method on twin screw extruder. The process occurs in the extruder during two observation zones and depends on the screw configuration, the number of revolutions of the extruder screw and temperature.
- At least one organic plasticizer selected from diols, triols and polyols, for example acetyl tributyl citrate.
- At least one reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer (component 7), an emulsifier in a ratio of 1:10 to 1:100, or another is selected depending on the water content in the starch.
- Emulsifiers determine the consistency of the product, its plastic properties and viscosity. The most acceptable are mono- and diglycerides of fatty acids (E471), esters of glycerol, fatty and organic acids (E472e), lecithins, phosphatides (E322), ammonium salts of phosphatidylic acid (E442), polysorbates and derivatives (E432...E436), sorbitan esters.
- the task of the emulsifier is to bind NgO, which is in the OS, with plasticizers.
- plasticizers at least one plasticizer with functional groups and/or other substances containing functional groups having active hydrogen and/or functional groups giving such functional groups having active hydrogen by hydrolysis is taken.
- Water is the most natural plasticizer for starch and the most used, but other molecules are also very effective, especially sugar molecules such as glucose, maltose, fructose or sucrose; polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups; urea, salts of organic acids such as sodium lactate, as well as mixtures of these products.
- At least one plasticizer with functional groups and/or other substances containing functional groups (component 8) containing functional groups having active hydrogen and/or functional groups yielding such functional groups having active hydrogen by hydrolysis is selected.
- This functional plasticizer may be epoxidized soybean oil, glycerin, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, trimethyl citrate, and/or mixtures of these products.
- Thermoplastic oligosaccharides are prepared by thermomechanically reacting the modified oligosaccharide with an organic plasticizer, emulsifier and functional group-containing substance or cross-linking reagent.
- the temperature ranges from 120°C to 180°C.
- the introduction of an emulsifier into a mixture of oligosaccharides and plasticizers makes it possible to bind the water present in the oligosaccharide with the plasticizers and thus improve the plasticization of the oligosaccharide and reduce the cost of the final product.
- This stage of technology allows the use of raw materials, polysaccharides, with a higher water content, and the installation of equipment for the production of oligosaccharide copolymers directly at the starch production plant using wet grinding technology.
- the amount of water in starch (starch milk) is suitable for application as a raw material for this technology may vary depending on the emulsifiers and plasticizers used, and depends on the ability to bind water with the selected plasticizer. And the choice of plasticizer also depends on the ability to react with modified oligosaccharides and subsequently favorably influence the second monomer or polymer in the oligosaccharide copolymer.
- At least one plasticizer is introduced, having functional groups for reaction with modified oligosaccharides and/or a functional substance for binding the modified oligosaccharide with an organic plasticizer.
- This functional plasticizer may be epoxidized soybean oil.
- the plasticizer is selected from glycerol, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, trimethyl citrate and/or mixtures of these products.
- the plasticizer is included in the modified oligosaccharides in an amount of 10 to 100 parts by weight, preferably in an amount of 25 to 75 parts by weight per 100 parts by weight of the oligosaccharide.
- At least one monomer, polymer, co-monomer for copolymerization e.g., polylactide (component 10), and at least one polymerization initiator (component 11), selected from organic diacids and compounds containing at least two of the same or different, free or hidden functional groups selected from isocyanate, carbamoyl caprolactam, epoxide, halogen, acid anhydride, acyl halides, oxychloride, trimetaphosphate and alkoxysilane functional groups; polyisocyanates, dicarbamoyl caprolacts and diepoxides, halohydrins and organic dibasic acids, oxychlorides and trimetaphosphates, alkoxysilanes.
- the polymerization initiator is Bis(t- butylperoxyisopropyl benzene).
- the amount of the polymerization initiator is 0.01 to 5 parts, preferably 0.1 to 3 parts, per 100 parts of the oligosaccharide copolymer.
- component 12 include minerals (component 12), various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer (component 13).
- An oligosaccharide copolymer (component 14) is prepared by thermomechanical reaction of a thermoplastic oligosaccharide, a monomer or polymer for copolymerization, a polymerization initiator and, if necessary, minerals and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer.
- the ratio of oligosaccharides to another monomer or polymer with which copolymerization is carried out is from 1:20 to 3:1.
- the process temperature ranges from 120°C to 180°C.
- the ratio of functional additives added to the oligosaccharide copolymer is from 1:25 to 1:3.
- the stages of obtaining oligosaccharides by thermomechanical reaction of a polysaccharide with a destruction reagent and obtaining modified oligosaccharides by thermomechanical reaction of an oligosaccharide and a modification reagent can be swapped.
- the stage of obtaining modified oligosaccharides by thermomechanical reaction of the oligosaccharide and the modification reagent may be absent when the technology of cross-linking oligosaccharides with a plasticizer due to the cross-linking reagent is performed.
- the stage of obtaining thermoplastic oligosaccharides by thermomechanical reaction of the modified oligosaccharide with an organic plasticizer, emulsifier and substances containing functional groups, or a cross-linking reagent may be absent, when the technology of copolymerization of a modified oligosaccharide with monomers or polymers, and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer is performed.
- modification of polysaccharides is performed, then destruction of the modified polysaccharides.
- polymer 1 Xinjiang Blue Ridge Tunhe Chemical Industry Joint Stock Co.
- MDI - Methylene diphenyl diisocyanate
- PLAST 1 concentrated aqueous composition of plasticizers and modifiers: vegetable oil polyol/citrate ester, mono & diglycerides of fatty acids, epoxy soybean oil, which is supplied by the applicant under the name PLAST 1;
- polymer 1 Xinjiang Blue Ridge Tunhe Chemical Industry Joint Stock Co.
- Dumbbell-shaped specimens were cut and polished from 2 mm thick hot-pressed plate specimens in accordance with international standards ISO 527-2.
- a CMT-4204 electric tensile tester (SANS) was used to test the specimens at a tensile rate of 5 mm/min to obtain the stress-strain curve of tensile strength and elongation at break.
- the mechanical properties of SOS obtained using the technology of example 1 with different mass ratios of OS show an increase in the indicator elongation at break of relatively pure PLA.
- the ratio of PLAST 1 to oligosaccharides is 30%.
- the highest elongation at break corresponds to a content of 35% OS in SOS.
- a slight decrease in elongation at break corresponds to a 40% OS content in SOS.
- Another advantage of the method is the creation of a non-granular material, which allows expanding the range of high-quality products from the resulting polymer.
- the description includes possible options for components, temperature and time parameters when implementing the invention.
Abstract
Claimed is a method for producing oligosaccharide copolymers which includes the steps of: reacting at least one polysaccharide (component 1) with at least one degrading reagent (component 2) to produce an oligosaccharide (component 3); reacting the oligosaccharide with at least one modifying reagent (component 4) to produce a modified oligosaccharide (component 5); reacting the modified oligosaccharide with at least one organic plasticizer selected from among diols, triols and polyols (component 6), at least one emulsifier (component 7), and substances containing functional groups, or a crosslinking reagent (component 8) to produce a thermoplastic oligosaccharide (component 9); reacting the thermoplastic oligosaccharide with at least one copolymerization monomer or polymer (component 10), at least one polymerization initiator (component 11) and, if necessary, minerals (component 12) and various functional additives for improving the properties of an oligosaccharide copolymer (component 13) to produce an oligosaccharide copolymer. The polysaccharide is selected from native starch derived from cereals, such as wheat, rice, barley or maize, tuberous plants, such as potato or cassava, leguminous plants, such as peas or soya beans, or a mixture thereof, and the degrading reagent is citric acid from renewable natural resources.
Description
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОПОЛИМЕРОВ ОЛИГОСАХАРИДОВ METHOD FOR OBTAINING OLIGOSACHARIDE COPOLYMERS
Изобретение относится к химической и пищевой промышленности, в частности к получению биологически растворимых пластмасс, которые могут быть использованы для изготовления формованных или пленочных изделий разного назначения, в том числе пищевого, методами, традиционно используемыми в переработке пластмасс (экструзия, литье под давлением, прессование, формирование раздуванием и подобное). The invention relates to the chemical and food industries, in particular to the production of biologically soluble plastics, which can be used for the manufacture of molded or film products for various purposes, including food, using methods traditionally used in plastic processing (extrusion, injection molding, pressing, inflation formation and the like).
В частности, изобретение относится к новому способу получения сополимеров олигосахаридов, которые в настоящем изобретении являются термопластическими полимерами на основе возобновляемых источников сырья, полученных таким образом, и которые обратно размягчаются под действием тепла и затвердевают при охлаждении. In particular, the invention relates to a new method for producing copolymers of oligosaccharides, which in the present invention are thermoplastic polymers based on renewable raw materials obtained in this way, and which soften back when exposed to heat and harden when cooled.
Уровень техники State of the art
Актуальность темы предлагаемого изобретения обусловлена настоящим временем. Современные климатические и социальные условия существования человечества нуждаются в новых решениях, обеспечивающих безвредное для окружающей среды производство экологически безопасных изделий, а именно в направлении области химии биологических и биологически растворимых полимеров, пригодных для переработки на современном оборудовании, и в то же время конкурентных, приспособленных к производству в больших объемах и разработанных таким образом, чтобы оказывать небольшое влияние или вообще не оказывать негативного влияния на окружающую среду. The relevance of the topic of the proposed invention is due to the present time. Modern climatic and social conditions of human existence require new solutions that ensure environmentally friendly production of environmentally friendly products, namely in the field of chemistry of biological and biologically soluble polymers, suitable for processing on modern equipment, and at the same time competitive, adapted to produced in large volumes and designed to have little or no negative impact on the environment.
Полисахариды представляют собой сырьевой материал, имеющий преимущества в том, что он возобновляемый, биологически растворимый и доступный в больших количествах по экономически лучшей цене. Polysaccharides are raw materials that have the advantages of being renewable, biosoluble and available in large quantities at an economically better price.
Биологически разлагаемый, производимый из природного сырья полимер, полимолочная кислота (ПМК), являющийся наиболее
многообещающим разлагаемым материалом, может быть получен посредством полимеризации молочной кислоты путем ферментации растительного крахмала. ПМК имеет широкие перспективы применения в повседневной жизни, упаковочной промышленности и биомедицине благодаря своим хорошим механическим свойствам и биологической совместимости. A biodegradable, naturally occurring polymer, polylactic acid (PLA), which is the most promising degradable material, can be obtained through the polymerization of lactic acid by fermentation of plant starch. PLA has wide application prospects in daily life, packaging industry and biomedicine due to its good mechanical properties and biocompatibility.
Однако высокая хрупкость, низкая ударная вязкость и высокая стоимость этого материала ограничивают возможности его широкого применения. However, the high fragility, low impact strength and high cost of this material limit its wide application.
Эффективным способом преодоления этих недостатков является создание композитных материалов на основе ПМК для добавления других биологически растворимых материалов. Например, добавление крахмала дает высокоэффективные и недорогие смеси ПМК/крахмал и расширяет область применения возобновляемых ресурсов. Добавление крахмала к ПМК позволяет получить сертификат о домашнем компостировании, то есть не требуется специальных условий промышленного компостирования. An effective way to overcome these disadvantages is to create PLA-based composite materials to add other biosoluble materials. For example, the addition of starch produces highly efficient and inexpensive PLA/starch mixtures and expands the application of renewable resources. Adding starch to PMC allows you to obtain a certificate for home composting, that is, no special conditions for industrial composting are required.
Однако недостатком таких композиций является снижение ударной вязкости полученного материала. However, the disadvantage of such compositions is a decrease in the impact strength of the resulting material.
Низкомолекулярные пластификаторы, такие как полиэтиленгликоль (ПЭГ) и сложные эфиры цитрата, могут улучшить пластичность материалов смеси ПМК/крахмал, но не могут изменить несмешиваемость ПМК и крахмала. Пластификаторы впоследствии мигрируют и не стабилизируются в смесях. Low molecular weight plasticizers such as polyethylene glycol (PEG) and citrate esters can improve the plasticity of PLA/starch blend materials but cannot change the immiscibility of PLA and starch. Plasticizers subsequently migrate and are not stabilized in mixtures.
Первые композиции с добавлением крахмала были разработаны более 20 лет назад. Крахмалы использовали в смеси с синтетическими полимерами, такими как полиэтилен или полипропилен, в качестве наполнителя. Перед смешиванием крахмал высушивали до влажности
менее 1% для уменьшения его гидрофильной природы. Композиции, полученные таким образом, содержали от 10 до 20% гранулированного крахмала, потому что более этого значения физико-механические свойства полученных композиций неприемлемы для дальнейшей переработки в готовые изделия. Более того, выяснилось, что такие композиции на основе полиолефинов только распадаются на фрагменты под действием живых организмов, а не биологически растворяются, как предполагалось. The first compositions with the addition of starch were developed more than 20 years ago. Starches have been used in mixtures with synthetic polymers such as polyethylene or polypropylene as filler. Before mixing, the starch was dried to moisture less than 1% to reduce its hydrophilic nature. The compositions obtained in this way contained from 10 to 20% granulated starch, because more than this value the physical and mechanical properties of the resulting compositions are unacceptable for further processing into finished products. Moreover, it turned out that such polyolefin-based compositions only disintegrate into fragments under the influence of living organisms, and do not biologically dissolve, as expected.
В дальнейшем проводились разработки на основании той же формулы, но только путем замены полиолефинов на биологически разлагаемые полиэфиры, такие как поли-гидроксибутират-со-гидроксивалерат (ПГСГ/PHBV) или поли-молочная кислота. И эти смеси с гранулированным крахмалом оказались неприемлемыми. Subsequent developments were carried out based on the same formula, but only by replacing polyolefins with biodegradable polyesters such as poly-hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate (PHBV) or poly-lactic acid. And these mixtures with granulated starch turned out to be unacceptable.
Дальнейшие разработки происходили путём смешивания с термопластическим крахмалом (ТПК). ТПК получали путем пластикации крахмала посредством включения требуемого пластификатора, количество пластификатора составляло от 15 до 25% относительно крахмала. Пластификацию осуществляли путем механической и тепловой энергии. Патент США № 5095054 описывает деструктивное состояние с пониженной кристалличностью и пути получения термопластического крахмала. Further developments took place by mixing with thermoplastic starch (TPS). TPC was obtained by plasticizing starch by including the required plasticizer, the amount of plasticizer ranged from 15 to 25% relative to starch. Plasticization was carried out using mechanical and thermal energy. US Patent No. 5,095,054 describes the reduced crystallinity degradation state and processes for producing thermoplastic starch.
Механические свойства термопластического крахмала, полученные из различных марок крахмала и пластификаторов, все еще низки. Композиции очень ломкие, очень хрупкие, удлинение при разрыве очень низкое. Максимальная прочность при растяжении термопластического крахмала снижается очень сильно, когда уровень пластификатора растет. The mechanical properties of thermoplastic starch obtained from various grades of starch and plasticizers are still low. The compositions are very brittle, very brittle, elongation at break is very low. The maximum tensile strength of thermoplastic starch decreases greatly as the plasticizer level increases.
В дальнейшем термопластичные крахмалы подверглись поисковым исследованиям с целью разработки биологически растворимых составов с лучшими физико-механическими свойствами.
Многие источники описывают различные варианты наполнения крахмалом биологически разлагаемых полимеров при различных способах модификации крахмала, но при сохранении гранул крахмала. Subsequently, thermoplastic starches were subjected to exploratory studies with the aim of developing biologically soluble compositions with better physical and mechanical properties. Many sources describe various options for loading biodegradable polymers with starch, with different methods of modifying the starch, but preserving the starch granules.
Содержание крахмала в данных композициях остается небольшим, а физико-механические свойства - низкими. The starch content in these compositions remains low, and the physical and mechanical properties are low.
Из уровня техники известен документ WO2018187784, в котором раскрыт биоразлагаемый полимерный композит, содержащий полистирол и термопластичный аморфный крахмал. Однако известно, что полистирольные материалы хрупкие, при сгибании могут давать трещины, имеют длительный процесс распада. The prior art document WO2018187784 discloses a biodegradable polymer composite containing polystyrene and thermoplastic amorphous starch. However, it is known that polystyrene materials are brittle, can crack when bent, and have a long process of decomposition.
Из документа CN101323678 известен биоразлагаемый материал, содержащий крахмал из кукурузы или бобов, картофельный крахмал, модифицированный крахмал, поливиниловый спирт и ПМК. Компоненты полностью смешивают, перемещают в гранулятор для получения гранулированных материалов после экструдирования на двухшнековом экструдере. В представленном техническом решении получают гранулированный материал, что усложняет дальнейшую работу с ним. Также использован модифицированный крахмал и поливиниловый спирт, что не позволяет использовать данный материал для изготовления широкого спектра изделий. From document CN101323678, a biodegradable material is known containing corn or bean starch, potato starch, modified starch, polyvinyl alcohol and PLA. The components are completely mixed, transferred to the granulator to obtain granular materials after extrusion on a twin screw extruder. In the presented technical solution, granular material is obtained, which complicates further work with it. Modified starch and polyvinyl alcohol were also used, which does not allow the use of this material for the manufacture of a wide range of products.
Из документа CN110564089 известна разлагаемая пленка, полученная из кукурузного крахмала, глицерина, ПМК, сахарного тростника и очищенной воды. При получении используют замачивание в ПВС в специальном резервуаре и перемешивание с паровым нагревом, выдерживание в режиме ожидания. Добавление сахарного тростника производится с целью увеличения прочности пленки. Недостатком является то, что в процессе производства представленного материала используют этап долговременного замачивания
крахмалосодержащего сырья, что в дальнейшем требует удаления воды при высоких температурах, чем снижают качество полученного материала. Document CN110564089 discloses a degradable film made from corn starch, glycerin, PLA, sugar cane and purified water. Upon receipt, soaking in PVA in a special tank and stirring with steam heating and holding in standby mode are used. The addition of sugar cane is done to increase the strength of the film. The disadvantage is that in the production process of the presented material, a long-term soaking stage is used starch-containing raw materials, which subsequently requires the removal of water at high temperatures, which reduces the quality of the resulting material.
Наиболее близок к техническому решению документ CN110358264, в котором раскрыто изготовление материала, на основе которого изготавливают упаковочные средства и который в своем составе содержит кукурузный крахмал, РВАТ, ПМК, глицерин, малеиновый ангидрид, сополимер этилена и винилацетат и другие дополнительные компоненты, такие как тальк, карбонат кальция, удлинитель цепи. Способ включает предварительную обработку сырья, смешение, экструзионное гранулирование и последующие этапы изготовления пленки. Согласно изобретению, предварительно проводят обработку крахмала вакуумной сушкой, что является затратным процессом и значительно увеличивает стоимость полученного материала. Кроме того, гранулированный материал значительно ограничивает дальнейшее использование для более широкого ассортимента изделий. The closest to the technical solution is document CN110358264, which discloses the manufacture of a material on the basis of which packaging products are made and which contains corn starch, PBAT, PLA, glycerin, maleic anhydride, ethylene copolymer and vinyl acetate and other additional components, such as talc , calcium carbonate, chain extender. The method includes pre-processing of raw materials, mixing, extrusion granulation and subsequent stages of film production. According to the invention, the starch is pre-treated by vacuum drying, which is a costly process and significantly increases the cost of the resulting material. In addition, granular material significantly limits further use for a wider range of products.
Таким образом, известные технические решения обеспечивают изготовление биоразлагаемых полимеров, однако используют сложные и дорогостоящие этапы в технологиях, имеют состав, не обеспечивающий достаточную эластичность, имеют неудобную форму при дальнейшем использовании для более широкого применения. Thus, known technical solutions provide the production of biodegradable polymers, but they use complex and expensive technological steps, have a composition that does not provide sufficient elasticity, and have an inconvenient shape for further use for wider applications.
Задачей изобретения было создать способ получения материала, из которого можно получить больший спектр изделий из исходного сырья, без сложной предварительной обработки и без стадий с высокой стоимостью, одновременно материал должен быть качественным, безопасным и экологичным. The objective of the invention was to create a method for producing a material from which it is possible to obtain a wider range of products from raw materials, without complex pre-processing and without high-cost stages, at the same time the material must be of high quality, safe and environmentally friendly.
Поставленная задача решена путем создания способа получения сополимеров олигосахаридов, включающего стадии:
(a) берут минимально один полисахарид (компонент 1) и минимально один реагент деструкции (компонент 2); The problem was solved by creating a method for producing copolymers of oligosaccharides, including the stages: (a) take at least one polysaccharide (component 1) and at least one degradation reagent (component 2);
(b) проводят термомеханическую реакцию смеси компонентов 1 и 2 посредством реагента деструкции с получением олигосахарида (компонент 3); (b) subjecting the mixture of components 1 and 2 to a thermomechanical reaction using a degradation reagent to produce an oligosaccharide (component 3);
(c) берут минимально один реагент модификации олигосахарида, окисления или другие реагенты модификации (компонент 4); (c) take at least one oligosaccharide modification, oxidation, or other modification reagent (component 4);
(d) получают модифицированные олигосахариды (компонент 5) путем термомеханической реакции олигосахарида и модификационного реагента; (d) obtain modified oligosaccharides (component 5) by thermomechanical reaction of the oligosaccharide and the modification reagent;
(e) выбирают минимально один органический пластификатор, выбранный из диолов, триолов и полиолов, например, ацетил-трибутил- цитрат (компонент 6), и минимально один реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора, эмульгатор (компонент 7), и минимально один пластификатор с функциональными группами и/или другими веществами, содержащими функциональные группы (компонент 8), содержащими функциональные группы, имеющие активный водород, и/или функциональные группы, дающие с помощью гидролиза такие функциональные группы, имеющие активный водород; (e) select at least one organic plasticizer selected from diols, triols and polyols, for example, acetyl tributyl citrate (component 6), and at least one reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer, emulsifier (component 7), and at least one plasticizer with functional groups and/or other substances containing functional groups (component 8), containing functional groups having active hydrogen, and/or functional groups yielding such functional groups having active hydrogen by hydrolysis;
(f) получают термопластичные олигосахариды (компонент 9) путем термомеханической реакции модифицированного олигосахарида с органическим пластификатором, эмульгатором и содержащими функциональные группы веществами или реагентом сшивания; (f) obtain thermoplastic oligosaccharides (component 9) by thermomechanical reaction of the modified oligosaccharide with an organic plasticizer, emulsifier and functional group-containing substances or cross-linking reagent;
(g) выбирают минимально один мономер или полимер для сополимеризации, со-мономер (компонент 10) и минимально один инициатор полимеризации, выбранный из органических двухосновных кислот и соединений, содержащих по меньшей мере две одинаковые или различные, свободные или скрытые функциональные группы, выбранные из функциональных групп изоцианата, карбамоилкапролактама, эпоксида,
галогена, кислотного ангидрида, ацилгалогенидов, оксихлорида, триметафосфата и алкоксисилана (компонент 11), и при необходимости включают различные функциональные добавки; (g) selecting at least one monomer or polymer to be copolymerized, a co-monomer (component 10), and at least one polymerization initiator selected from organic diacids and compounds containing at least two identical or different, free or latent functional groups selected from functional groups of isocyanate, carbamoylcaprolactam, epoxide, halogen, acid anhydride, acyl halides, oxychloride, trimetaphosphate and alkoxysilane (component 11), and optionally include various functional additives;
(h) получают сополимер олигосахаридов путем термомеханической реакции термопластического олигосахарида, мономера или полимера для сополимеризации, инициатора полимеризации и, при необходимости, минералов и различных функциональных добавок, улучшающих свойства сополимера олигосахаридов. (h) obtain the oligosaccharide copolymer by thermomechanical reaction of a thermoplastic oligosaccharide, a monomer or polymer for copolymerization, a polymerization initiator and, if necessary, minerals and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer.
В предлагаемом способе весь технологический процесс проходит непрерывно на одном двухшнековом экструдере. In the proposed method, the entire technological process takes place continuously on one twin-screw extruder.
В вариантах осуществления изобретения полисахарид выбирают из нативного крахмала злаковых растений, таких как пшеница, рис, ячмень или кукуруза, клубнеплодов, таких как картофель, моника, бобовых растений, таких как горох, соя, или их смесь, а реагентом деструкции является лимонная кислота из возобновляемых природных ресурсов. In embodiments of the invention, the polysaccharide is selected from the native starch of cereal plants such as wheat, rice, barley or corn, tubers such as potatoes, moss, leguminous plants such as peas, soybeans, or a mixture thereof, and the degradation reagent is citric acid from renewable natural resources.
В предложенном способе на стадии (Ь) соотношение реагента деструкции и нативного крахмала составляет от 0,1:100 до 0,5:100; процесс происходит в экструдере в течение двух зон наблюдения и зависит от конфигурации шнека, количества оборотов шнека экструдера и температуры. In the proposed method at stage (b), the ratio of the destruction reagent and native starch is from 0.1:100 to 0.5:100; the process occurs in the extruder during two observation zones and depends on the screw configuration, the number of revolutions of the extruder screw and temperature.
В заявленном способе реагент модификации, окисления или реагент сшивания олигосахарида выбирают из окислителей для полисахаридов, а именно: перекиси водорода, кислорода, озона, брома, хромовой кислоты, перманганата, диоксида азота и гипохлорита. In the claimed method, the modification, oxidation or cross-linking reagent of the oligosaccharide is selected from oxidizing agents for polysaccharides, namely: hydrogen peroxide, oxygen, ozone, bromine, chromic acid, permanganate, nitrogen dioxide and hypochlorite.
В предложенном способе на этапе (d) органический пластификатор выбран из диолов, триолов и полиолов, например ацетил-трибутил-цитрат; реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора выбирают из моно- и диглицеридов жирных кислот (Е471), эфиров глицерина,
жирных и органических кислот (Е472е), лецитина, фосфатидов (Е322), аммонийных солей фосфатиделовой кислоты (Е442), полисорбатов и производных (Е432...Е436), эфиров сорбитана, пластификатор выбирают из воды, сахаров, таких как глюкоза, мальтоза, фруктоза или сахароза; полиолов, таких как этиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли (PEGs), глицерин, сорбит, ксилит и гидрогенизированные глюкозные сиропы; мочевина, соли органических кислот, такие как лактат натрия, а также смеси этих продуктов. In the proposed method, in step (d), the organic plasticizer is selected from diols, triols and polyols, for example acetyl tributyl citrate; the reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer is selected from mono- and diglycerides of fatty acids (E471), glycerol esters, fatty and organic acids (E472e), lecithin, phosphatides (E322), ammonium salts of phosphatidelic acid (E442), polysorbates and derivatives (E432...E436), sorbitan esters, plasticizer selected from water, sugars such as glucose, maltose, fructose or sucrose; polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups; urea, salts of organic acids such as sodium lactate, as well as mixtures of these products.
Этап (d) может отсутствовать при выполнении технологии сшивания олигосахаридов с пластификатором при помощи реагента сшивания. Step (d) may be omitted when performing the technology of cross-linking oligosaccharides with a plasticizer using a cross-linking reagent.
Этап (f) может отсутствовать при выполнении технологии сополимеризации модифицированного олигосахарида с мономерами или полимерами для сополимеризации, инициаторами полимеризации и, при необходимости, минералами и различными функциональными добавками, улучшающими свойства сополимера олигосахаридов. Step (f) may be absent when performing the technology of copolymerization of the modified oligosaccharide with monomers or polymers for copolymerization, polymerization initiators and, if necessary, minerals and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer.
Этапы (а), (Ь) и (с), (d) могут быть поменяны местами при условии, что сначала выполняется модификация полисахаридов, а затем деструкция модифицированных полисахаридов. Steps (a), (b) and (c), (d) can be interchanged, provided that the modification of the polysaccharides is carried out first, and then the destruction of the modified polysaccharides.
На каждом этапе технологии (b), (d), (f), (h) производят нагрев смеси до температуры от 120°С до 180°С. At each stage of technology (b), (d), (f), (h) the mixture is heated to a temperature from 120°C to 180°C.
На этапе (Ь) получают олигосахариды непрерывным методом термомеханической деструкции на двухшнековом экструдере. In step (b), oligosaccharides are obtained by continuous thermomechanical destruction on a twin-screw extruder.
На этапе (d) получают модифицированные олигосахариды, например, окисленные олигосахариды, непрерывным методом термомеханической реакции на двухшнековом экструдере.
На этапе (f) вводят по меньшей мере один эмульгатор, реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора. In step (d), modified oligosaccharides, eg oxidized oligosaccharides, are produced by a continuous thermomechanical reaction method in a twin screw extruder. At step (f), at least one emulsifier, a reagent for stabilizing emulsions of water and an organic plasticizer, is introduced.
На этапе (!) вводят по меньшей мере один пластификатор, имеющий функциональные группы для реакции с модифицированными олигосахаридами и/или функциональные вещества для связывания модифицированного олигосахарида с органическим пластификатором и где пластификатором с функциональными группами является эпоксидированное соевое масло. At step (!), at least one plasticizer is introduced having functional groups for reaction with the modified oligosaccharides and/or functional substances for binding the modified oligosaccharide to the organic plasticizer and where the functional plasticizer is epoxidized soybean oil.
В предложенном способе пластификатор выбран из глицерина, полиглицерина, изосорбида, сорбитана, сорбита, триметилцитрата и/или смесей этих продуктов, пластификатор включают в модифицированные олигосахариды в количестве от 10 до 100 частей по весу, предпочтительно в количестве от 25 до 75 по весу на 100 частей по весу олигосахарида. Инициатор полимеризации выбирают по типу соединения: диизоцианаты и полиизоцианаты, дикарбамоилкапролакты и диэпоксиды, галоидгидрины и органические двухосновные кислоты, оксихлориды и триметафосфаты, алкоксисиланы. Инициатором полимеризации является Bis (t- butylperoxyisopropyl) benzene. Количество инициатора полимеризации составляет от 0,01 до 5 частей, предпочтительно от 0,1 до 3 частей на 100 частей олигосахарида сополимера с этапа (h). In the proposed method, the plasticizer is selected from glycerin, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, trimethyl citrate and/or mixtures of these products; the plasticizer is included in the modified oligosaccharides in an amount from 10 to 100 parts by weight, preferably in an amount from 25 to 75 by weight per 100 parts by weight of oligosaccharide. The polymerization initiator is selected according to the type of compound: diisocyanates and polyisocyanates, dicarbamoyl caprolacts and diepoxides, halohydrins and organic dibasic acids, oxychlorides and trimetaphosphates, alkoxysilanes. The initiator of polymerization is Bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene. The amount of the polymerization initiator is 0.01 to 5 parts, preferably 0.1 to 3 parts, per 100 parts of the oligosaccharide copolymer from step (h).
Техническим результатом при реализации изобретения является получение полимеров с высоким содержанием биологически разлагаемых олигосахаридов, имеющих отличные реологические и механические свойства, полученные по способу, в котором отсутствуют долговременные, сложные, экономически затратные операции и реагенты. The technical result of implementing the invention is the production of polymers with a high content of biodegradable oligosaccharides, having excellent rheological and mechanical properties, obtained by a method in which there are no long-term, complex, economically expensive operations and reagents.
Подробное описание изобретения
Полисахариды наиболее распространенные и недорогие природные полимеры, но, к сожалению, их невозможно перерабатывать на современном оборудовании - у них отсутствуют термопластические свойства. Пластифицированные полисахариды требуют дополнительного смешивания с другими биологически разлагаемыми полимерами для получения композиций, которые обладают приемлемыми физико-механическими свойствами для производства готовых изделий, например пленки, листов и т.п. Detailed Description of the Invention Polysaccharides are the most common and inexpensive natural polymers, but, unfortunately, they cannot be processed using modern equipment - they do not have thermoplastic properties. Plasticized polysaccharides require additional mixing with other biodegradable polymers to obtain compositions that have acceptable physical and mechanical properties for the production of finished products, such as films, sheets, etc.
Самый распространенный биологически разлагаемый полимер получен из 100% природного сырья - ПМК. Но технология получения ПМК очень сложна и стоимость биополимера очень высока. The most common biodegradable polymer is obtained from 100% natural raw materials - PLA. But the technology for producing PLA is very complex and the cost of the biopolymer is very high.
Смешивание ПМК и нативного крахмала, содержащего до 14% воды, проблематично, так как ПМК под действием высокой температуры и воды быстро деструктурирует. Mixing PLA and native starch, containing up to 14% water, is problematic, since PLA quickly destructs under the influence of high temperature and water.
Предлагаемое изобретение описывает получение олигомеров сахаридов из полисахарида и сополимеризацию олигомеров с другими мономерами, олигомерами или полимерами для получения сополимера с высокими физикомеханическими свойствами, биологически разлагаемых и способных быть переработанными в готовые изделия на современном оборудовании. The present invention describes the production of saccharide oligomers from a polysaccharide and the copolymerization of oligomers with other monomers, oligomers or polymers to obtain a copolymer with high physical and mechanical properties, biodegradable and capable of being processed into finished products using modern equipment.
Чтобы ослабить силу водородных связей между молекулярными цепями полисахаридов, необходимо уменьшить размер частиц полисахаридов или полярность поверхности полисахарида, чтобы увеличить силу взаимодействия между ПМК и олигосахаридами. To weaken the strength of hydrogen bonds between the molecular chains of polysaccharides, it is necessary to reduce the particle size of the polysaccharides or the polarity of the polysaccharide surface to increase the interaction strength between PLA and oligosaccharides.
Олигосахариды следует химически модифицировать путем этерификации, окисления, сшивания и прививки, чтобы способствовать совместимости материалов смеси ПМК/олигосахариды. Oligosaccharides should be chemically modified by esterification, oxidation, cross-linking and grafting to promote material compatibility of the PLA/oligosaccharide mixture.
Представленное изобретение описывает способ получения сополимера олигосахаридов (СОС), включающий следующие этапы:
1) получение олигосахаридов (компонент 3) из полисахаридов (компонент 1) методом деструкции последнего с применением реагентов деструкции (компонент 2); The present invention describes a method for producing an oligosaccharide copolymer (OSC), including the following steps: 1) obtaining oligosaccharides (component 3) from polysaccharides (component 1) by the method of destruction of the latter using destruction reagents (component 2);
2) получение модифицированных олигосахаридов (компонент 5) методом химической модификации олигосахаридов с применением реагентов химической модификации (компонент 4); 2) obtaining modified oligosaccharides (component 5) by chemical modification of oligosaccharides using chemical modification reagents (component 4);
3) получение термопластических олигосахаридов (компонент 9) путем термохимической реакции модифицированных олигосахаридов и органического пластификатора (компонент 6), реагентов стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора, эмульгаторов (компонент 7), пластификаторов с функциональными группами и/или других веществ, которые содержат функциональные группы (компонент 8); 3) production of thermoplastic oligosaccharides (component 9) by thermochemical reaction of modified oligosaccharides and an organic plasticizer (component 6), reagents for stabilizing emulsions of water and an organic plasticizer, emulsifiers (component 7), plasticizers with functional groups and/or other substances that contain functional groups (component 8);
4) получение сополимера олигосахаридов (компонент 14) путем термомеханической реакции термопластичных олигосахаридов, полилактида, лактида и/или других биологически разлагаемых полимеров (компонент 10) инициаторов полимеризации (компонент И), минералов (компонент 12) и различных функциональных добавок, улучшающих свойства сополимера олигосахаридов (компонент 13). 4) obtaining a copolymer of oligosaccharides (component 14) by thermomechanical reaction of thermoplastic oligosaccharides, polylactide, lactide and/or other biodegradable polymers (component 10), polymerization initiators (component I), minerals (component 12) and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer (component 13).
Начальное содержание олигосахаридов в СОС может быть в пределах от 5 до 95%, предпочтительно до 75%. Итак, выделяются три основных, технологических процесса в данной технологии: The initial content of oligosaccharides in the SOS can range from 5 to 95%, preferably up to 75%. So, there are three main technological processes in this technology:
1. Получение требуемого качества олигосахаридов. 1. Obtaining the required quality of oligosaccharides.
2. Модификация олигосахаридов для данного типа полимеризации.2. Modification of oligosaccharides for this type of polymerization.
3. Технология сополимеризации олигосахаридов. 3. Technology of copolymerization of oligosaccharides.
Как определено в настоящем изобретении, под выражением «олигосахариды» (ОС) подразумевается углеводы, молекулы которых
построены из нескольких моно-сахаридных остатков, от 2 до 20, соединенных гликозидными связями, экзоциклическая связь аномерного атома С моносахарида с атомом соседнего моносахаридного остатка. В соответствии со степенью полимеризации различают дисахариды, трисахариды, тетрасахариды и т.д. As defined herein, the term "oligosaccharides" (OS) means carbohydrates whose molecules built from several monosaccharide residues, from 2 to 20, connected by glycosidic bonds, an exocyclic bond of the anomeric C atom of a monosaccharide with an atom of an adjacent monosaccharide residue. According to the degree of polymerization, disaccharides, trisaccharides, tetrasaccharides, etc. are distinguished.
В состав олигосахаридов могут входить остатки одного моносахарида, гомоолигосахарида или различных моносахаридов, гетеро-олигосахариды. Каждый моносахаридный остаток может находиться в одной из четырех возможных циклических форм (а- и -фураноза, а- и p-пираноза) и соединяться гликозидной связью с гидроксильной группой соседнего остатка, включая полуацетальный гидроксил. Отсюда следует, что даже из двух одинаковых гексоз можно построить 30, а из двух различных гексоз - 56 изомерных ди-сахаридов; три разных гексозы теоретически дают 4896 изомерных три-сахаридов; с ростом степени полимеризации число возможных изомеров быстро достигает больших величин. Oligosaccharides may include residues of one monosaccharide, homooligosaccharide, or various monosaccharides, hetero-oligosaccharides. Each monosaccharide residue can be in one of four possible cyclic forms (a- and -furanose, a- and p-pyranose) and is connected by a glycosidic bond to the hydroxyl group of the adjacent residue, including the hemiacetal hydroxyl. It follows that even from two identical hexoses it is possible to construct 30, and from two different hexoses - 56 isomeric disaccharides; three different hexoses theoretically give 4896 isomeric trisaccharides; with increasing degree of polymerization, the number of possible isomers quickly reaches large values.
Если в молекуле ОС все гликозидные связи образованы полуацетальным гидроксилом одного и спиртовым гидроксилом другого моносахаридного остатка, в конце цепи остается один незамещенный полуацетальный гидроксил, за счет которого ОС проявляет свойства карбонильных соединений, характерные для моносахаридов, реакции окисления и восстановления, мутаротации и другие, такие ОС называют восстановительными. If in an OS molecule all glycosidic bonds are formed by the hemiacetal hydroxyl of one and the alcohol hydroxyl of another monosaccharide residue, one unsubstituted hemiacetal hydroxyl remains at the end of the chain, due to which OS exhibits the properties of carbonyl compounds characteristic of monosaccharides, oxidation and reduction reactions, mutarotation and others, such OS is called restorative.
Если же один из моносахаридных остатков в молекуле ОС связан гликозидной связью с полуацетальным гидроксилом другого моносахарида, такие ОС не содержат полуацетального гидроксила и называются не восстановительными.
ОС, в которых к спиртовому гидроксилу каждого моносахаридного остатка присоединено не более одного соседнего остатка, называются линейными, присоединение двух и более моносахаридов к спиртовому гидроксилу одного и того же моносахаридного остатка приводит к разветвлению олигосахаридов. Таким образом, уже трисахариды могут иметь разветвленную структуру. Моносахаридные остатки, расположенные на концах углеводных цепей, называются концевыми, терминальными. В восстановительных олигосахаридах различают конечный восстановленный моносахарид и конечные не восстановленные моносахариды, их на единицу больше, чем точек разветвлений. If one of the monosaccharide residues in an OS molecule is linked by a glycosidic bond to the hemiacetal hydroxyl of another monosaccharide, such OS do not contain a hemiacetal hydroxyl and are called non-reducing. ORs in which no more than one neighboring residue is attached to the alcohol hydroxyl of each monosaccharide residue are called linear; the addition of two or more monosaccharides to the alcohol hydroxyl of the same monosaccharide residue leads to branching of the oligosaccharides. Thus, trisaccharides can already have a branched structure. Monosaccharide residues located at the ends of carbohydrate chains are called terminal. In reducing oligosaccharides, a final reduced monosaccharide and a final unreduced monosaccharide are distinguished; there are one more of them than branch points.
Строгая номенклатура ОС достаточно громоздка. Название олигосахарида образуется по типу О-замещенных производных моносахаридов, исходя из названия восстанавливающего звена с указанием всех имеющихся заместителей; для не восстановленных олигосахаридов номенклатура аналогична номенклатуре гликозидов. В названиях линейных ОС часто применяется последовательное перечисление моносахаридных остатков с указанием типа связи между ними. Весьма употребляемые тривиальные названия ОС, обычно связанные с источником получения вещества, и способы сокращенной записи структур, в которых моносахаридные остатки обозначаются тремя буквами: - буквами D или L, размер цикла - буквами f (фуранозы) или р (пиранозы), конфигурации гликозидных центров - буквами или; цифры в скобках обозначают положение гидроксильных групп, участвующих в межмономерной связи; направление гликозидной связи указывается стрелкой (знак ~ обозначает, что моносахарид может иметь - или -конфигурации). The strict nomenclature of the OS is quite cumbersome. The name of the oligosaccharide is formed according to the type of O-substituted monosaccharide derivatives, based on the name of the reducing unit indicating all available substituents; for unreduced oligosaccharides, the nomenclature is similar to that of glycosides. The names of linear OSs often use a sequential listing of monosaccharide residues indicating the type of bond between them. Very commonly used trivial names of OS, usually associated with the source of the substance, and methods of abbreviated recording of structures in which monosaccharide residues are designated by three letters: - letters D or L, cycle size - letters f (furanoses) or p (pyranoses), configurations of glycosidic centers - letters or; numbers in parentheses indicate the position of hydroxyl groups involved in the intermonomer bond; the direction of the glycosidic bond is indicated by an arrow (the ~ sign indicates that the monosaccharide can have - or - configurations).
Получают различные ОС, как правило, посредством реакции частичного (химического или ферментативного) расщепления природных полисахаридов и гликопротеидов. Однако существует несколько групп ОС, встречающихся в
природе в свободном состоянии. Группа сахарозы широко представлена в растениях, где играет роль легко-мобилизующего энергетического резерва. Кроме сахарозы, в эту группу входят ОС, образовавшиеся путем гликозилирования молекулы сахарозы остатками D-фруктозы (Fru), D- глюкозы (Glc) или D-галактозы (Gal), а также в результате дальнейшего частичного гидролиза этих высших олигосахаридов. Various OS are obtained, as a rule, through the reaction of partial (chemical or enzymatic) cleavage of natural polysaccharides and glycoproteins. However, there are several groups of operating systems found in in nature in a free state. The sucrose group is widely represented in plants, where it plays the role of an easily mobilizing energy reserve. In addition to sucrose, this group includes OSs formed by glycosylation of the sucrose molecule with residues of D-fructose (Fru), D-glucose (Glc) or D-galactose (Gal), as well as as a result of further partial hydrolysis of these higher oligosaccharides.
Большинство ОС - бесцветные кристаллические соединения, растворимые в воде, менее растворимы в полярных органических растворителях и нерастворимы в неполярных. Невосстанавливающие ОС кристаллизуются легко, тогда как восстанавливающие существуют в растворах в виде смеси таутомерных форм и часто кристаллизуются с большим трудом. Most OS are colorless crystalline compounds, soluble in water, less soluble in polar organic solvents and insoluble in non-polar ones. Non-reducing OSs crystallize easily, while reducing OSs exist in solutions as a mixture of tautomeric forms and often crystallize with great difficulty.
Синтез ОС - одна из самых сложных задач синтетической химии углеводов. С этой целью разработаны многочисленные приемы избирательной защиты гидроксильных групп в молекулах моносахаридов и ряд достаточно эффективных методов стереоспецифического построения гликозидной связи. OS synthesis is one of the most difficult problems in the synthetic chemistry of carbohydrates. For this purpose, numerous methods have been developed for the selective protection of hydroxyl groups in monosaccharide molecules and a number of fairly effective methods for the stereospecific construction of glycosidic bonds.
Наиболее практическое использование находит сахароза, которая по масштабам ежегодного получения более 100 млн. тонн занимает одно из первых мест среди индивидуальных органических соединений. В небольших количествах производятся лактоза и циклодекстрины, используемые в фармацевтической промышленности. Синтетические олигосахариды, идентичные антигенным детерминантам бактериальных полисахаридов, могут найти применение при синтезе искусственных венных антигенов, перспективных для получения специфических вакцин. The most practical use is found in sucrose, which, in terms of annual production of more than 100 million tons, occupies one of the first places among individual organic compounds. Lactose and cyclodextrins are produced in small quantities and are used in the pharmaceutical industry. Synthetic oligosaccharides, identical to the antigenic determinants of bacterial polysaccharides, can be used in the synthesis of artificial vein antigens, which are promising for the production of specific vaccines.
По технологии в настоящем изобретении есть возможность применять различные ОС, в соответствии со степенью полимеризации: дисахариды,
трисахариды, тетрасахариды. Наиболее предпочтительными будут ОС с наибольшей степенью полимеризации. According to the technology in the present invention, it is possible to use various OSs, in accordance with the degree of polymerization: disaccharides, trisaccharides, tetrasaccharides. The most preferred will be OS with the highest degree of polymerization.
Под выражением «полисахариды» подразумеваются высокомолекулярные углеводы, полимеры моносахаридов. Молекулы полисахаридов представляют собой длинные линейные или разветвленные цепочки моносахаридных остатков, соединенных гликозидной связью. При гидролизе образуют моносахариды или олигосахариды. У живых организмов выполняют резервные (крахмал, гликоген), структурные (целлюлоза, хитин) и другие функции. The expression “polysaccharides” means high molecular weight carbohydrates, polymers of monosaccharides. Polysaccharide molecules are long linear or branched chains of monosaccharide residues connected by a glycosidic bond. Upon hydrolysis they form monosaccharides or oligosaccharides. In living organisms they perform reserve (starch, glycogen), structural (cellulose, chitin) and other functions.
Свойства полисахаридов значительно отличаются от свойств их мономеров и зависят не только от состава, но и от строения, разветвленности молекул. Они могут быть аморфными или даже нерастворимыми в воде. The properties of polysaccharides differ significantly from the properties of their monomers and depend not only on the composition, but also on the structure and branching of the molecules. They may be amorphous or even insoluble in water.
Целлюлоза и хитин - структурные полисахариды. Целлюлоза служит структурной основой клеточной стенки растений, это наиболее распространенное органическое вещество на Земле. Она используется при производстве бумаги и тканей, и в качестве исходного сырья для производства вискозы, ацетилцеллюлозы, целлулоида и нитроцеллюлозы. Хитин имеет ту же структуру, но с азотсодержащим боковым ответвлением, которое повышает его прочность. Он имеется в экзоскелете членистоногих и в клеточных стенках некоторых грибов. Он также используется во многих производствах, включая хирургические иглы. Cellulose and chitin are structural polysaccharides. Cellulose serves as the structural basis of plant cell walls and is the most abundant organic substance on Earth. It is used in the production of paper and textiles, and as a feedstock for the production of viscose, cellulose acetate, celluloid and nitrocellulose. Chitin has the same structure, but with a nitrogen-containing side branch that increases its strength. It is found in the exoskeleton of arthropods and in the cell walls of some fungi. It is also used in many industries, including surgical needles.
Под выражением «реагенты деструкции» подразумевают реагенты, которые при термомеханическом взаимодействии с полисахаридами, например, с нативным крахмалом, в ходе гидролиза обеспечивают постепенную деполимеризацию крахмала и образование декстринов, затем мальтозы, а при полном гидролизе глюкозы. Деструкция крахмала, которая
начинается с набухания и разрушения крахмального зерна, сопровождается деполимеризацией . The expression “destruction reagents” means reagents that, during thermomechanical interaction with polysaccharides, for example, with native starch, during hydrolysis, ensure gradual depolymerization of starch and the formation of dextrins, then maltose, and with complete hydrolysis of glucose. Destruction of starch, which begins with swelling and destruction of starch grains, accompanied by depolymerization.
У декстрина наблюдается то же явление по мере повышения степени термической деструкции крахмала. По мере расщепления молекулы крахмала на более мелкие части, вязкость растворов декстрина и его клеящие свойства постепенно снижаются до минимума. The same phenomenon is observed in dextrin as the degree of thermal destruction of starch increases. As the starch molecule breaks down into smaller parts, the viscosity of dextrin solutions and its adhesive properties gradually decrease to a minimum.
Установлено, что продукт начальной стадии деструкции, так называемый растворимый крахмал, обладает высокой клейкой силой. Под термином растворимый крахмал принято понимать такой продукт деструкции крахмала, обладающий следующими признаками 1) малой растворимостью в холодной воде; 2) хорошей растворимостью в горячей воде; 3) отсутствием способности восстанавливать раствор Фелинга; 4) способностью давать с йодом синюю окраску. It has been established that the product of the initial stage of destruction, the so-called soluble starch, has high adhesive strength. The term soluble starch is usually understood as a product of starch destruction that has the following characteristics: 1) low solubility in cold water; 2) good solubility in hot water; 3) lack of ability to restore Fehling's solution; 4) the ability to give a blue color with iodine.
Деструкция частично кристаллического нативного состояния крахмала для получения термопластического аморфного крахмала может быть проведена в немного гидратированной среде при помощи процессов экструзии. Получение расплавленной фазы из гранул крахмала требует не только большого привлечения механической энергии и тепловой энергии, но также присутствия пластификатора для устранения риска карбонизации крахмала. Degradation of the partially crystalline native state of starch to produce thermoplastic amorphous starch can be carried out in a slightly hydrated environment using extrusion processes. Producing a molten phase from starch granules requires not only a large amount of mechanical energy and thermal energy, but also the presence of a plasticizer to eliminate the risk of starch carbonation.
Наиболее предпочтительными реагентом деструкции крахмала являются кислоты из возобновляемых природных ресурсов, например лимонная кислота. The most preferred reagents for starch destruction are acids from renewable natural resources, such as citric acid.
Вода является наиболее натуральным пластификатором крахмала и наиболее используемой, но другие молекулы также очень эффективны, особенно молекулы сахара, такие как глюкоза, мальтоза, фруктоза или сахароза; полиолы, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль,
полиэтиленгликоли (PEGs), глицерин, сорбит, ксилит и гидрогенизированные глюкозные сиропы; мочевина, соли органических кислот, такие как лактат натрия, а также смеси этих продуктов. Water is the most natural plasticizer for starch and the most used, but other molecules are also very effective, especially sugar molecules such as glucose, maltose, fructose or sucrose; polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups; urea, salts of organic acids such as sodium lactate, as well as mixtures of these products.
Под выражением «модифицированные олигосахариды» подразумевается химическая модификация ОС, которая производит структурные изменения и введение кислородсодержащих функциональных групп, воздействуя, таким образом, на физико-химические свойства и делая его пригодным для различных промышленных применений. К примеру, окисленные ОС можно обширно использовать в бумажной, текстильной, строительной и пищевой индустрии. The expression “modified oligosaccharides” refers to the chemical modification of OS, which produces structural changes and the introduction of oxygen-containing functional groups, thus affecting the physicochemical properties and making it suitable for various industrial applications. For example, oxidized OS can be widely used in the paper, textile, construction and food industries.
Окисление ОС включает окисление первичного или вторичного гидроксила до карбонильных или карбоксильных поверхностных групп, тогда как количество этих групп указывает эффективность модификации. Окисленный ОС имеет более низкую вязкость и тенденцию к разрушению структуры, в то же время более высокую прозрачность, пленкообразование и связывающие свойства, чем нативный крахмал. Окисленный ОС получают реакцией ОС с определенным количеством окислителя при контролируемой температуре и pH. OS oxidation involves the oxidation of a primary or secondary hydroxyl to carbonyl or carboxyl surface groups, while the number of these groups indicates the efficiency of the modification. Oxidized OS has a lower viscosity and a tendency to destroy the structure, while at the same time higher transparency, film formation and binding properties than native starch. Oxidized OS is produced by reacting OS with a certain amount of oxidizing agent at controlled temperature and pH.
Под выражением «реагент модификации» подразумевают химические структуры, влияющие на олигосахариды, и модифицирующие их, например, окислители для ОС. The expression “modification reagent” refers to chemical structures that affect oligosaccharides and modify them, for example, oxidizing agents for OS.
Возможно применение следующих окислителей, включая перекись водорода, кислород, озон, бром, хромовую кислоту, перманганат, диоксид азота и гипохлорит. The following oxidizing agents may be used, including hydrogen peroxide, oxygen, ozone, bromine, chromic acid, permanganate, nitrogen dioxide and hypochlorite.
Использование перекиси водорода предпочтительно благодаря низкой цене, высокому окислительному потенциалу и полезным экологическим качествам, таким как безопасность использования. Недостатками
использования пероксида водорода является низкая реакционная способность по отношению к большинству органических функциональных групп и тот факт, что в присутствии соединений с электрофильным характером он ведет себя как нуклеофил, не проявляя окислительных свойств. Это неблагоприятное свойство перекиси водорода преодолевается, используя такие катализаторы, как ионы металлов: Cu(II), Fe(II), Fe(III), Co(II), Ti(III), W(VI) или V(V). Наиболее перспективными катализаторами окисления ОС являются ионы меди и железа, особенно в сочетании. Ионы железа способствуют окислению ОС, а ионы меди усиливают действие ионов Fe(II). Механизмы реакции пероксида водорода с ОС очень сложны и зависят от условий реакции. Содержание карбоксильных и карбонильных групп тем выше, чем выше температура окисления крахмала перекисью водорода. Выбор подходящего катализатора, также его концентрация оказывают существенное влияние на длительность реакции окисления и качество целевого продукта. Введение 0,5% CuSO4 достаточно для сокращения времени реакции с 72 часов до всего 1 часа. The use of hydrogen peroxide is preferred due to its low price, high oxidation potential and beneficial environmental qualities, such as safety of use. Disadvantages The use of hydrogen peroxide is its low reactivity towards most organic functional groups and the fact that in the presence of compounds with an electrophilic character it behaves as a nucleophile without exhibiting oxidizing properties. This unfavorable property of hydrogen peroxide is overcome by using catalysts such as metal ions: Cu(II), Fe(II), Fe(III), Co(II), Ti(III), W(VI) or V(V). The most promising catalysts for OS oxidation are copper and iron ions, especially in combination. Iron ions promote the oxidation of OS, and copper ions enhance the effect of Fe(II) ions. The mechanisms of the reaction of hydrogen peroxide with OS are very complex and depend on the reaction conditions. The higher the temperature of starch oxidation with hydrogen peroxide, the higher the content of carboxyl and carbonyl groups. The choice of a suitable catalyst, as well as its concentration, have a significant impact on the duration of the oxidation reaction and the quality of the target product. The addition of 0.5% CuSO4 is sufficient to reduce the reaction time from 72 hours to just 1 hour.
Под выражением «органический пластификатор» подразумевается любая органическая молекула низкого молекулярного веса, иными словами, предпочтительно имеющая молекулярный вес менее 5000, в частности менее 1000, который, будучи встроенной в крахмал с помощью термомеханической обработки при температуре от 20 до 200°С, приводит к уменьшению температуры стеклования и/или снижению кристалличности гранулированного крахмала до значения менее 15%, или даже, по существу, к аморфному состоянию. By the expression "organic plasticizer" is meant any organic molecule of low molecular weight, in other words, preferably having a molecular weight of less than 5000, in particular less than 1000, which, when incorporated into starch by thermomechanical treatment at a temperature of from 20 to 200° C., results in reducing the glass transition temperature and/or reducing the crystallinity of granular starch to less than 15%, or even to a substantially amorphous state.
Под выражением термопластичный олигосахарид подразумевается ОС в аморфном и термопластичном состоянии. Это состояние получаем путем пластикации ОС посредством включения приемлемого пластификатора, включенного в ОС в количестве от 15 до 25% относительно
модифицированного олигосахарида путем обеспечения механической и тепловой энергии. The expression thermoplastic oligosaccharide means OS in an amorphous and thermoplastic state. This state is obtained by plasticizing the OS by including an acceptable plasticizer included in the OS in an amount of 15 to 25% relative to modified oligosaccharide by providing mechanical and thermal energy.
Под выражением «реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора» подразумевают вещества, обеспечивающие создание эмульсий из смешивающихся жидкостей. The expression “a reagent for stabilizing emulsions of water and an organic plasticizer” means substances that ensure the creation of emulsions from miscible liquids.
Эмульгаторы часто добавляют в продукты питания с целью создания и стабилизации эмульсий и других пищевых дисперсных систем. Это стандартный ингредиент майонеза и других готовых соусов, маргаринов и спредов, сливочного масла, шоколада, мороженого. Эмульгаторы определяют консистенцию пищевого продукта, его пластические свойства и вязкость. Emulsifiers are often added to food products to create and stabilize emulsions and other food disperse systems. This is a standard ingredient in mayonnaise and other ready-made sauces, margarines and spreads, butter, chocolate, and ice cream. Emulsifiers determine the consistency of a food product, its plastic properties and viscosity.
Наиболее приемлемыми являются моно- и диглицериды жирных кислот (Е471), эфиры глицерина, жирных и органических кислот (Е472е), лецитины, фосфатиды (Е322), аммонийные соли фосфатидиловой кислоты (Е442), полисорбаты и производные (Е432...Е436), эфиры сорбитана, Спенн (Е491...Е496), эфиры полиглицерина и взаимоэтерифицированных рициноловых кислот (Е473). The most acceptable are mono- and diglycerides of fatty acids (E471), esters of glycerol, fatty and organic acids (E472e), lecithins, phosphatides (E322), ammonium salts of phosphatidylic acid (E442), polysorbates and derivatives (E432...E436), esters of sorbitan, Spen (E491...E496), esters of polyglycerol and interesterified ricinol acids (E473).
Задача эмульгатора связать Н2О, что находится в ОС, с пластификаторами. The task of the emulsifier is to connect H2O, which is in the OS, with plasticizers.
Под выражением «пластификаторы с функциональными группами или содержащие функциональные группы вещества» подразумевается любая молекула, отличная от ОС, связующего агента и пластификатора, содержащая функциональные группы, имеющие активный водород, иными словами, функциональные группы, имеющие минимально один атом водорода, способный к замещению, если имеет место химическая реакция между атомом, содержащим этот атом водорода, и другой реакционной функциональной группой. Функциональные группы, имеющие активный водород, представляют собой, например, функциональные группы
гидроксила, протонной кислоты, мочевины, уретана, амида, амина или тиола. Это определение также охватывает в настоящем изобретении любую молекулу, отличную от ОС, пластификатор, содержащий функциональные группы, способные давать, особенно с помощью гидролиза, такие функциональные группы, которые имеют активный водород. Функциональными группами, которые могут давать, особенно с помощью гидролиза, такие функциональные группы, которые имеют активный водород, являются, например, алкоксифункциональные группы, в частности алкоксисиланы, или функциональные группы ацилхлоридов, кислотного ангидрида, эпоксида или сложного эфира. By the expression “functionalized plasticizers or functionalized substances” is meant any molecule, other than OC, binder and plasticizer, containing functional groups having active hydrogen, in other words, functional groups having at least one hydrogen atom capable of substitution, if a chemical reaction takes place between the atom containing that hydrogen atom and another reactive functional group. Functional groups having active hydrogen are, for example, functional groups hydroxyl, protic acid, urea, urethane, amide, amine or thiol. This definition also covers in the present invention any molecule other than OC, a plasticizer containing functional groups capable of producing, especially by hydrolysis, such functional groups as having active hydrogen. Functional groups which can give, especially by hydrolysis, such functional groups which have an active hydrogen are, for example, alkoxy functional groups, in particular alkoxysilanes, or acyl chloride, acid anhydride, epoxide or ester functional groups.
Под выражением "инициатор полимеризации" подразумевается любая молекула, содержащая минимум две свободные или скрытые функциональные группы, способные реагировать с молекулами, содержащими функциональные группы, имеющие активный водород, такие как, в частности, пластификатор . By "polymerization initiator" is meant any molecule containing at least two free or latent functional groups capable of reacting with molecules containing functional groups having active hydrogen, such as, in particular, a plasticizer.
Инициатор полимеризации может усиливать связь в сополимере между пластифицированной ОС и вторым мономером или полимером, а может самостоятельно инициировать эту связь. The polymerization initiator can strengthen the bond in the copolymer between the plasticized OS and the second monomer or polymer, or can independently initiate this bond.
Метод графт-полимеризации обеспечивает получение смол наиболее высокого качества. The graft polymerization method ensures the production of resins of the highest quality.
При получении тройных сополимеров методом графт-полимеризации в присутствии инициаторов полимеризации одностадийным, непрерывным методом есть возможность получения биоразлагаемых полимеров со специальными свойствами. When producing ternary copolymers by graft polymerization in the presence of polymerization initiators using a single-stage, continuous method, it is possible to obtain biodegradable polymers with special properties.
Используя такие методы полимеризации, можно получать различные типы высокополимерных соединений, обладающих широкой гаммой свойств, при этом возможно получение материалов, обладающих заранее заданными
свойствами. Методами графт-полимеризации можно получать полимеры на основе таких мономеров, которые трудно соединяются обычными методами сополимеризации. Using such polymerization methods, it is possible to obtain various types of high-polymer compounds with a wide range of properties, while it is possible to obtain materials with predetermined properties. Using graft polymerization methods, it is possible to obtain polymers based on monomers that are difficult to combine using conventional copolymerization methods.
Инициатор полимеризации обеспечивает прикрепление с помощью ковалентных связей минимально одной части пластификатора к ОС и/или к функциональному веществу. The polymerization initiator ensures the attachment of at least one part of the plasticizer to the OS and/or to the functional substance using covalent bonds.
Предпочтительно способ включает этап включения минимально одного функционального вещества в термопластический ОС. В этом случае, другими словами, когда функциональное вещество является введением, используемый инициатор полимеризации предпочтительно выбирают так, чтобы одна из его функциональных реакционных групп была способна реагировать с реакционными функциональными группами этого функционального вещества. Это делает возможным, по меньшей мере, частичное прикрепление пластификатора с помощью ковалентного связывания к функциональному веществу. Поэтому пластификатор должен быть прикреплен и к ОС, и к функциональному веществу. Preferably, the method includes the step of incorporating at least one functional substance into the thermoplastic OS. In this case, in other words, when the functional substance is the introduction, the polymerization initiator used is preferably selected so that one of its reactive functional groups is capable of reacting with the reactive functional groups of the functional substance. This makes it possible for the plasticizer to be at least partially attached by covalent bonding to the functional substance. Therefore, the plasticizer must be attached to both the OS and the functional substance.
Технология получения сополимера ОС по настоящему изобретению подразумевает непрерывное производство и подачу компонентов по мере необходимости. The OC copolymer technology of the present invention involves continuous production and supply of components as needed.
В зоне подачи инициатора полимеризации в экструдере температура должна быть достаточной для того, чтобы провести реакцию графт- полимеризации, с одной стороны, с полимером, а с другой стороны, с функциональным веществом пластифицированного ОС. In the zone where the polymerization initiator is supplied in the extruder, the temperature must be sufficient to carry out the graft polymerization reaction, on the one hand, with the polymer, and on the other hand, with the functional substance of the plasticized OS.
Инициатор полимеризации может быть выбран, например, из соединений, содержащих минимально две одинаковые или разные, свободные или скрытые, функциональные группы, выбранные из функциональных групп
изоцианата, карбамоилкапролактама, эпоксида, галогена, кислотного ангидрида, ацилгалогенида, окси и алкоксисилана. The polymerization initiator can be selected, for example, from compounds containing at least two identical or different, free or latent, functional groups selected from functional groups isocyanate, carbamoylcaprolactam, epoxide, halogen, acid anhydride, acyl halide, oxy and alkoxysilane.
Инициатор полимеризации может также являться органической двухосновной кислотой. Это могут быть преимущественно следующие соединения: диизоцианаты и полиизоцианаты; дикарбамоилкапролакты; диэпоксиды, галоидгидрины; органические двухосновные кислоты, янтарная кислота, адипиновая кислота, глутаровая кислота, малеиновая кислота и подходящие ангидриды; триметафосфаты; алкоксисиланы. The polymerization initiator may also be an organic diacid. These may preferably be the following compounds: diisocyanates and polyisocyanates; dicarbamoyl caprolacts; diepoxides, halohydrins; organic diacids, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, maleic acid and suitable anhydrides; trimetaphosphates; alkoxysilanes.
Подходящее количество инициатора полимеризации зависит, в частности, от содержания пластификатора. Чем выше количество введенного пластификатора, тем больше может быть количество инициатора полимеризации. The appropriate amount of polymerization initiator depends in particular on the plasticizer content. The higher the amount of plasticizer introduced, the greater the amount of polymerization initiator can be.
Количество используемого инициатора полимеризации составляет предпочтительно от 0,1 до 5 частей на 100 частей смеси. The amount of polymerization initiator used is preferably from 0.1 to 5 parts per 100 parts of the mixture.
Полисахариды - нативный крахмал злаковых растений, таких как пшеница, рис, ячмень или кукуруза, клубнеплодов, таких как картофель, моника, бобовых растений, таких как горох, соя. Polysaccharides are the native starch of cereal plants such as wheat, rice, barley or corn, tuber crops such as potatoes, monica, legumes such as peas, soybeans.
Пластификатор ОС выбран из диолов, триоли и полиолов, таких как глицерин, полиглицерин, изосорбид, сорбитан, солей органических кислот, таких как лактат натрия, мочевины, ацетил-трибутил-цитрат. The OS plasticizer is selected from diols, tripols and polyols such as glycerol, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, salts of organic acids such as sodium lactate, urea, acetyl tributyl citrate.
Количество связанного пластификатора в сополимере ОС может быть относительно высоким по сравнению с композициями со свободным пластификатором. Пластификатор включается в ОС предпочтительно от 10 до 100 частей по весу ОС. The amount of bound plasticizer in the OC copolymer can be relatively high compared to compositions with free plasticizer. The plasticizer is included in the OS, preferably from 10 to 100 parts by weight of the OS.
Пластификатор, имеющий функциональные группы или добавление в смесь, ОС и пластификатор, веществ, содержащих функциональные группы,
имеющие активный водород или функциональные группы, имеющие активный водород, может быть полимером натурального происхождения, или даже синтетическим полимером, полученным из мономеров ископаемого происхождения или мономером из возобновляемых природных ресурсов. A plasticizer having functional groups or adding to the mixture, OS and plasticizer, substances containing functional groups, having active hydrogen or functional groups having active hydrogen, may be a polymer of natural origin, or even a synthetic polymer derived from monomers of fossil origin or a monomer from renewable natural resources.
Кроме того, возможно использовать не только сополимер ОС, содержащий от 5 до 95% ОС, но также термопластичный ОС, содержащий от 75 до 95% ОС, который может быть поставлен для дальнейшей сополимеризации или смешения с другими биологически разлагаемыми полимерами. In addition, it is possible to use not only copolymer OC containing from 5 to 95% OC, but also thermoplastic OC containing from 75 to 95% OC, which can be supplied for further copolymerization or blending with other biodegradable polymers.
Сополимер ОС является таким, который биологически разлагается по определению EN 13432, ASTM D6400 и ASTM 6868 стандартов. OC copolymer is one that is biodegradable as defined by EN 13432, ASTM D6400 and ASTM 6868 standards.
Веществами, которые улучшают свойства сополимера ОС, компонент 13 и 14, может быть агент, улучшающий или регулирующий проводящие или изоляционные свойства по отношению к электричеству или теплу, непроницаемость, например, для воздуха, воды, газов, растворителей, жирных веществ, бензинов, запахов и душистых веществ, выбранный, в частности, из минералов, солей и органических веществ, в частности, из зародышей-образователей, таких как тальк, агентов, улучшающих совместимость, таких как поверхностно-активные вещества, агентов, улавливающих или деактивирующих воду, кислоты, катализаторы, металлы, кислород или инфракрасное излучение, гидрофобных агентов, таких как масла и жиры, гранулирующих агентов, гигроскопических агентов, таких как пентаэритритол, агентов для проведения или рассеяния тепла, таких как металлические порошки, графит и соли, и микрометрических армирующих наполнителей, таких как глины и сажа. Substances that improve the properties of the OS copolymer, components 13 and 14, may be an agent that improves or regulates conductive or insulating properties with respect to electricity or heat, impermeability, for example, to air, water, gases, solvents, fatty substances, gasolines, odors and aromatic substances selected in particular from minerals, salts and organic substances, in particular from nucleating agents such as talc, compatibilizers such as surfactants, water trapping or deactivating agents, acids, catalysts, metals, oxygen or infrared radiation, hydrophobic agents such as oils and fats, granulating agents, hygroscopic agents such as pentaerythritol, agents for conducting or dissipating heat such as metal powders, graphite and salts, and micrometric reinforcing fillers such as like clay and soot.
Веществами, улучшающими свойства сополимера ОС может также быть агент, улучшающий органолептические свойства, в частности:
ароматические свойства (душистые вещества или агенты, маскирующие запах); Substances that improve the properties of the OS copolymer can also be an agent that improves organoleptic properties, in particular: aromatic properties (fragrant substances or odor masking agents);
- оптические свойства (осветители, отбеливатели, такие как диоксид титана, красители, пигменты, усилители окрашивания, замутнители, матирующие агенты, такие как карбонат кальция, термохромные агенты, фосфоресцирующие и флуоресцентные агенты, металлизирующие агенты или агенты для обработки под мрамор и агенты против запотевания); - optical properties (illuminators, brighteners such as titanium dioxide, dyes, pigments, color enhancers, opacifiers, matting agents such as calcium carbonate, thermochromic agents, phosphorescent and fluorescent agents, metallizing or marbling agents and anti-fog agents );
- звуковые свойства (сульфат бария и бариты); и - sound properties (barium sulfate and barites); And
- тактильные свойства (жирные вещества). - tactile properties (fatty substances).
Веществами, улучшающими свойства сополимера ОС, может также быть агент, улучшающий или регулирующий свойства адгезии, особенно адгезию по отношению к целлюлозным материалам, таким как бумага или дерево, металлическим материалам, таким как алюминий и сталь, стеклянным или керамическим материалам, текстильным материалам и минеральным материалам, особенно сосновые живицы, канифоль, сополимер этилен/виниловый спирт, жирные амины, смазочными агентами, агентами, облегчающими извлечение из пресс-формы, антистатическими агентами и препятствующими слипанию агентами. The OC copolymer improver may also be an agent that improves or regulates adhesion properties, especially adhesion to cellulosic materials such as paper or wood, metal materials such as aluminum and steel, glass or ceramic materials, textile materials and mineral materials, especially pine resin, rosin, ethylene/vinyl alcohol copolymer, fatty amines, lubricants, demolding agents, antistatic agents and anti-caking agents.
Веществами улучшающими свойства сополимера ОС может также быть агент, улучшающий износостойкость материала, или агент, контролирующий его биологическую растворимость, особенно выбранный из гидрофобных агентов, таких как масла и жиры, антикоррозионных агентов, противомикробных агентов, таких как Ag, Си и Zn, катализаторов деградации, таких как оксокатализаторы, и ферментов, таких как амилазы. The OC copolymer improvers may also be an agent that improves the wear resistance of the material or an agent that controls its biological solubility, especially selected from hydrophobic agents such as oils and fats, anti-corrosion agents, antimicrobial agents such as Ag, Cu and Zn, degradation catalysts , such as oxocatalysts, and enzymes, such as amylases.
Сополимеры ОС расширяют область применения ПМК и исправляют главные дефекты, известные для ПМК, а именно:
- посредственный барьерный эффект для СО2 и кислорода; OS copolymers expand the range of applications of PLA and correct the main defects known for PLA, namely: - mediocre barrier effect for CO2 and oxygen;
- недостаточные барьерные эффекты для воды и пара; - insufficient barrier effects for water and steam;
- недостаточная стойкость к нагреву для производства бутылок и весьма недостаточная стойкость к нагреву для использования в качестве текстильных волокон; и - insufficient heat resistance for bottle production and very insufficient heat resistance for use as textile fibers; And
- хрупкость и недостаток эластичности в образовании пленок. - fragility and lack of elasticity in the formation of films.
Технология получения сополимеров ОС позволяет корректировать срок эксплуатации и устойчивость полимера путем регулирования, в частности, ее аффинности к воде, так чтобы она была приемлема для прогнозируемых способов использования в качестве материала и способов повторного использования, предусмотренных в конце срока эксплуатации. OS copolymer technology allows the life and stability of the polymer to be adjusted by adjusting, in particular, its affinity for water so that it is acceptable for the projected material uses and reuse envisaged at the end of its life.
Высокие барьерные свойства сополимеров ОС, согласно изобретению, позволяют их применение в качестве барьерных пленок для воды, пара, кислорода, диоксида углерода, запахов, топлива, жидкостей для автомобилей, органических растворителей и/или жирных веществ, самостоятельно или в мульти-слое или многослойных структурах, полученных путем соэкструзии, наслоения или других методик, для сферы упаковки печатных носителей, сферы изоляции или текстильной сферы, в частности. The high barrier properties of the OC copolymers according to the invention allow their use as barrier films for water, steam, oxygen, carbon dioxide, odors, fuels, automotive fluids, organic solvents and/or fatty substances, alone or in a multi-layer or multi-layer structures obtained by co-extrusion, layering or other techniques, for the field of packaging of printed media, the field of insulation or the textile field, in particular.
Сополимеры ОС, согласно настоящему изобретению, могут также использоваться для повышения гидрофильной природы, пригодности для электропроводности или для микроволн, пригодности для печатания, пригодности к окрашиванию, являясь цветными в массе или являясь раскрашенными, антистатического или противопылевого эффекта, стойкости к царапинам, адгезивной прочности, способности к сварке при нагревании, сенсорных свойств, в частности, тактильных и акустических свойств, проницаемости воды и/или пара, или стойкости к органическим растворителям и/или топливу, синтетических полимеров в контексте,
например, производства мембран, пленок для пригодных для печати электронных этикеток, текстильных волокон, контейнеров или баков или синтетических термоплавких пленок, частей, полученных путем литейного прессования или экструзии. The OC copolymers of the present invention can also be used to enhance hydrophilic nature, electrical conductivity or microwave suitability, printability, dyeability, whether bulk colored or dyed, antistatic or anti-dust effect, scratch resistance, adhesive strength, heat weldability, sensory properties, in particular tactile and acoustic properties, water and/or steam permeability, or resistance to organic solvents and/or fuels, synthetic polymers in the context, for example, the production of membranes, films for printable electronic labels, textile fibers, containers or tanks or synthetic hot-melt films, parts produced by injection molding or extrusion.
Очень важный аспект для полимерной упаковки в современном мире, это относительно гидрофильная природа сополимеров ОС, согласно изобретению, значительно снижает риски биологического накопления в жировых тканях живых организмов и вследствие этого также в пищевой цепи. A very important aspect for polymer packaging in the modern world is that the relatively hydrophilic nature of the OS copolymers according to the invention significantly reduces the risks of biological accumulation in the fatty tissues of living organisms and therefore also in the food chain.
Сравнение сополимера олигосахаридов согласно изобретению с композициями (смесями) известного уровня техники, полученные без или с реагентом сшивания. Comparison of the copolymer of oligosaccharides according to the invention with compositions (mixtures) of the prior art, obtained without or with a cross-linking reagent.
В настоящее время производители модифицированного крахмала ведут много разработок в области производства термопластического крахмала (ТПК) для последующего смешивания с другими термопластическими биологически разлагаемыми полимерами. ТПК не может быть самостоятельно переработан, и для его применения требуется сложное оборудование для получения биологически раскладных смесей. ТПК обычно содержит до 80% крахмала и пластификаторы. Currently, modified starch manufacturers are doing a lot of development in the production of thermoplastic starch (TPS) for subsequent blending with other thermoplastic biodegradable polymers. TPC cannot be processed independently, and its use requires complex equipment to produce biologically foldable mixtures. TPC usually contains up to 80% starch and plasticizers.
По физико-механическим характеристикам СОС можно сравнивать со смесями, полученными двухстадийным методом. In terms of physical and mechanical characteristics, SOS can be compared with mixtures obtained by a two-stage method.
На первой стадии производители получают ТПК. At the first stage, producers receive TPK.
На второй стадии производители получают смесь ТПК с биологически разлагаемыми полимерами. Обычно содержание ТНК в смеси составляет 30%. In the second stage, manufacturers obtain a mixture of TPC with biodegradable polymers. Typically the TNC content in the mixture is 30%.
СОС с большим содержанием ОС так же может применяться для смешивания с другими биологически разлагаемыми полимерами. По новой
технологии смешивания СОС с биологически разлагаемыми полимерами не требуется сложное оборудование для смешения. SOS with a high OC content can also be used for mixing with other biodegradable polymers. New technology for mixing SOS with biodegradable polymers does not require complex mixing equipment.
Пример получения Receiving example
Весь технологический процесс получения сополимеров олигосахаридов проходит непрерывно на одном двухшнековом экструдере. Способ включает следующие этапы. The entire technological process for producing oligosaccharide copolymers takes place continuously on one twin-screw extruder. The method includes the following steps.
(a) Берут минимально один полисахарид (компонент 1), который выбирают из нативного крахмала злаковых растений, таких как пшеница, рис, ячмень или кукуруза, клубнеплодов, таких как картофель, моника, бобовых растений, таких как горох, соя, или их смесь и минимально один реагент деструкции (компонент 2), которым является, например, лимонная кислота из возобновляемых природных ресурсов, в соотношении, достаточном для дальнейшей обработки. (a) Take at least one polysaccharide (component 1), which is selected from the native starch of cereal plants such as wheat, rice, barley or corn, tubers such as potatoes, monica, leguminous plants such as peas, soybeans, or a mixture thereof and at least one destruction reagent (component 2), which is, for example, citric acid from renewable natural resources, in a ratio sufficient for further processing.
В вариантах осуществления изобретения приемлемым соотношением реагента деструкции и нативного крахмала является от 0,1 до 0,5:100. In embodiments of the invention, a suitable ratio of degradation agent to native starch is from 0.1 to 0.5:100.
(b) Получают олигосахариды путем термомеханической реакции этого полисахарида с реагентом деструкции непрерывным методом термомеханической деструкции на двухшнековом экструдере (компонент 3). Процесс происходит в экструдере в течение двух зон наблюдения и зависит от конфигурации шнека, количества оборотов шнека экструдера и температуры. (b) Oligosaccharides are prepared by thermomechanically reacting the polysaccharide with a degrader using a continuous thermomechanical decomposition method in a twin-screw extruder (component 3). The process occurs in the extruder during two observation zones and depends on the screw configuration, the number of revolutions of the extruder screw and temperature.
В вариантах осуществления изобретения температура составляет от 120°С до 180°С. In embodiments of the invention, the temperature is from 120°C to 180°C.
(с) Принимают по меньшей мере один реагент модификации, окисления или реагент сшивания олигосахарида (компонент 4). Для этого подходят окислители для полисахаридов. Возможно применение следующих
окислителей, включая перекись водорода, кислород, озон, бром, хромовую кислоту, перманганат, диоксид азота и гипохлорит. (c) At least one oligosaccharide modification, oxidation or cross-linking reagent (component 4) is provided. Oxidizing agents for polysaccharides are suitable for this. The following can be used oxidizing agents including hydrogen peroxide, oxygen, ozone, bromine, chromic acid, permanganate, nitrogen dioxide and hypochlorite.
Использование перекиси водорода предпочтительно. The use of hydrogen peroxide is preferred.
(d) Получают модифицированные олигосахариды (компонент 5) путем термомеханической реакции олигосахарида и реагента модификации в соотношении от 0,1:100 до 0,5:100, или другое в зависимости от выбранного крахмала. Температура составляет от 120°С до 180°С непрерывным методом термомеханической реакции на двухшнековом экструдере. Процесс происходит в экструдере в течение двух зон наблюдения и зависит от конфигурации шнека, количества оборотов шнека экструдера и температуры. (d) Modified oligosaccharides (component 5) are obtained by thermomechanical reaction of the oligosaccharide and the modification reagent in a ratio of 0.1:100 to 0.5:100, or other depending on the selected starch. The temperature ranges from 120°C to 180°C by continuous thermomechanical reaction method on twin screw extruder. The process occurs in the extruder during two observation zones and depends on the screw configuration, the number of revolutions of the extruder screw and temperature.
(e) Выбирают по меньшей мере один органический пластификатор (компонент 6), выбранный из диолов, триолов и полиолов, например ацетил- трибутил-цитрат. (e) Select at least one organic plasticizer (component 6) selected from diols, triols and polyols, for example acetyl tributyl citrate.
Выбирают по меньшей мере один реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора (компонент 7), эмульгатор в соотношении от 1:10 до 1:100, или другое в зависимости от содержания воды в крахмале. Эмульгаторы определяют консистенцию продукта, его пластические свойства и вязкость. Наиболее приемлемыми являются моно- и диглицериды жирных кислот (Е471), эфиры глицерина, жирных и органических кислот (Е472е), лецитины, фосфатиды (Е322), аммонийные соли фосфатидиловой кислоты (Е442), полисорбаты и производные (Е432...Е436), эфиры сорбитана. At least one reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer (component 7), an emulsifier in a ratio of 1:10 to 1:100, or another is selected depending on the water content in the starch. Emulsifiers determine the consistency of the product, its plastic properties and viscosity. The most acceptable are mono- and diglycerides of fatty acids (E471), esters of glycerol, fatty and organic acids (E472e), lecithins, phosphatides (E322), ammonium salts of phosphatidylic acid (E442), polysorbates and derivatives (E432...E436), sorbitan esters.
Задание эмульгатора связать НгО, что находится в ОС, с пластификаторами. Кроме этого, берут минимально один пластификатор с функциональными группами и/или другими веществами, содержащими функциональные группы, имеющие активный водород, и/или функциональные группы, дающие с помощью гидролиза такие функциональные группы, имеющие активный водород. Вода является
наиболее натуральным пластификатором крахмала и наиболее используемой, но другие молекулы также очень эффективны, особенно молекулы сахара, такие как глюкоза, мальтоза, фруктоза или сахароза; полиолы, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли (PEGs), глицерин, сорбит, ксилит и гидрогенизированные глюкозные сиропы; мочевина, соли органических кислот, такие как лактат натрия, а также смеси этих продуктов. The task of the emulsifier is to bind NgO, which is in the OS, with plasticizers. In addition, at least one plasticizer with functional groups and/or other substances containing functional groups having active hydrogen and/or functional groups giving such functional groups having active hydrogen by hydrolysis is taken. Water is the most natural plasticizer for starch and the most used, but other molecules are also very effective, especially sugar molecules such as glucose, maltose, fructose or sucrose; polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups; urea, salts of organic acids such as sodium lactate, as well as mixtures of these products.
Выбирают по меньшей мере один пластификатор с функциональными группами и/или другими веществами, содержащими функциональные группы (компонент 8), содержащие функциональные группы, имеющие активный водород, и/или функциональные группы, дающие с помощью гидролиза такие функциональные группы, имеющие активный водород. Этим пластификатором с функциональными группами может ' быть эпоксидированное соевое масло, глицерин, полиглицерин, изосорбид, сорбитан, сорбит, триметилцитрат и/или смеси этих продуктов. At least one plasticizer with functional groups and/or other substances containing functional groups (component 8) containing functional groups having active hydrogen and/or functional groups yielding such functional groups having active hydrogen by hydrolysis is selected. This functional plasticizer may be epoxidized soybean oil, glycerin, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, trimethyl citrate, and/or mixtures of these products.
(f) Получают термопластичные олигосахариды (компонент 9) путем термомеханической реакции модифицированного олигосахарида с органическим пластификатором, эмульгатором и содержащими функциональные группы веществами или реагентом сшивания. Температура составляет от 120°С до 180°С. Вводят по меньшей мере один эмульгатор, реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора. Введение эмульгатора в смесь олигосахаридов и пластификаторов позволяет связать находящуюся в олигосахариде воду с пластификаторами и таким образом улучшить пластификацию олигосахарида и снизить стоимость конечного продукта. Данный этап технологии позволяет применять сырье, полисахариды, с более высоким содержанием воды, и установить оборудование для получения сополимеров олигосахаридов непосредственно на заводе по производству крахмала по технологии мокрого помола. Количество воды в крахмале (крахмальном молочке) пригодно для
применения в качестве сырья по данной технологии, может варьироваться в зависимости от применяемых эмульгаторов и пластификаторов, и зависит от возможности связать воду выбранным пластификатором. А выбор пластификатора зависит также от возможности вступить в реакцию с модифицированными олигосахаридами и в дальнейшем благоприятно влиять на второй мономер или полимер в сополимере олигосахарида. Вводят, по меньшей мере, один пластификатор, имеющий функциональные группы для реакции с модифицированными олигосахаридами и/или функциональное вещество для связывания модифицированного олигосахарида с органическим пластификатором. Этим пластификатором с функциональными группами может быть эпоксидированное соевое масло. Пластификатор выбран из глицерина, полиглицерина, изосорбида, сорбитана, сорбита, триметилцитрата и/или смесей этих продуктов. (f) Thermoplastic oligosaccharides (component 9) are prepared by thermomechanically reacting the modified oligosaccharide with an organic plasticizer, emulsifier and functional group-containing substance or cross-linking reagent. The temperature ranges from 120°C to 180°C. At least one emulsifier, a reagent for stabilizing emulsions of water and an organic plasticizer, is introduced. The introduction of an emulsifier into a mixture of oligosaccharides and plasticizers makes it possible to bind the water present in the oligosaccharide with the plasticizers and thus improve the plasticization of the oligosaccharide and reduce the cost of the final product. This stage of technology allows the use of raw materials, polysaccharides, with a higher water content, and the installation of equipment for the production of oligosaccharide copolymers directly at the starch production plant using wet grinding technology. The amount of water in starch (starch milk) is suitable for application as a raw material for this technology may vary depending on the emulsifiers and plasticizers used, and depends on the ability to bind water with the selected plasticizer. And the choice of plasticizer also depends on the ability to react with modified oligosaccharides and subsequently favorably influence the second monomer or polymer in the oligosaccharide copolymer. At least one plasticizer is introduced, having functional groups for reaction with modified oligosaccharides and/or a functional substance for binding the modified oligosaccharide with an organic plasticizer. This functional plasticizer may be epoxidized soybean oil. The plasticizer is selected from glycerol, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, trimethyl citrate and/or mixtures of these products.
В вариантах осуществления изобретения пластификатор включают в модифицированные олигосахариды в количестве от 10 до 100 частей по весу, предпочтительно в количестве от 25 до 75 частей по весу на 100 частей по весу олигосахарида. In embodiments of the invention, the plasticizer is included in the modified oligosaccharides in an amount of 10 to 100 parts by weight, preferably in an amount of 25 to 75 parts by weight per 100 parts by weight of the oligosaccharide.
(g) Выбирают минимально один мономер, полимер, со-мономер для сополимеризации (например, полилактид) (компонент 10), и минимально один инициатор полимеризации (компонент 11), выбранный из органических двухосновных кислот и соединений, содержащих минимально две одинаковые или разные, свободные или скрытые функциональные группы, выбранные из функциональных групп изоцианата, карбамоилкапролактама, эпоксида, галогена, кислотного ангидрида, ацилгалогенидов, оксихлорида, триметафосфата и алкоксисилана; полиизоцианаты, дикарбамоилкапролакты и диэпоксиды, галоидгидрины и органические двухосновные кислоты, оксихлориды и триметафосфаты, алкоксисиланы. В одном из вариантов осуществления изобретения инициатором полимеризации является Bis (t-
butylperoxyisopropyl benzene). Количество инициатора полимеризации составляет от 0,01 до 5 частей, предпочтительно от 0,1 до 3 частей на 100 частей сополимера олигосахарида. (g) Select at least one monomer, polymer, co-monomer for copolymerization (e.g., polylactide) (component 10), and at least one polymerization initiator (component 11), selected from organic diacids and compounds containing at least two of the same or different, free or hidden functional groups selected from isocyanate, carbamoyl caprolactam, epoxide, halogen, acid anhydride, acyl halides, oxychloride, trimetaphosphate and alkoxysilane functional groups; polyisocyanates, dicarbamoyl caprolacts and diepoxides, halohydrins and organic dibasic acids, oxychlorides and trimetaphosphates, alkoxysilanes. In one embodiment of the invention, the polymerization initiator is Bis(t- butylperoxyisopropyl benzene). The amount of the polymerization initiator is 0.01 to 5 parts, preferably 0.1 to 3 parts, per 100 parts of the oligosaccharide copolymer.
При необходимости включают минералы (компонент 12), различные функциональные добавки, улучшающие свойства сополимера олигосахаридов (компонент 13). If necessary, include minerals (component 12), various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer (component 13).
(h) Получают сополимер олигосахаридов (компонент 14) путем термомеханической реакции термопластического олигосахарида, мономера или полимера для сополимеризации, инициатора полимеризации и, при необходимости, минералы и различные функциональные добавки, улучшающие свойства сополимера олигосахаридов. Соотношение олигосахаридов к другому мономеру или полимеру, с которым осуществляется сополимеризация, от 1:20 до 3:1. Температура процесса составляет от 120°С до 180°С. Соотношение функциональных добавок, добавленных к сополимеру олигосахаридов, от 1:25 до 1:3. (h) An oligosaccharide copolymer (component 14) is prepared by thermomechanical reaction of a thermoplastic oligosaccharide, a monomer or polymer for copolymerization, a polymerization initiator and, if necessary, minerals and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer. The ratio of oligosaccharides to another monomer or polymer with which copolymerization is carried out is from 1:20 to 3:1. The process temperature ranges from 120°C to 180°C. The ratio of functional additives added to the oligosaccharide copolymer is from 1:25 to 1:3.
Стадии получения олигосахаридов путем термомеханической реакции полисахарида с реагентом деструкции и получения модифицированных олигосахаридов путем термомеханической реакции олигосахарида и реагента модификации могут быть поменяны местами. Стадия получения модифицированных олигосахаридов путем термомеханической реакции олигосахарида и реагента модификации может отсутствовать, когда выполняется технология сшивания олигосахаридов с пластификатором благодаря реагенту сшивания. The stages of obtaining oligosaccharides by thermomechanical reaction of a polysaccharide with a destruction reagent and obtaining modified oligosaccharides by thermomechanical reaction of an oligosaccharide and a modification reagent can be swapped. The stage of obtaining modified oligosaccharides by thermomechanical reaction of the oligosaccharide and the modification reagent may be absent when the technology of cross-linking oligosaccharides with a plasticizer due to the cross-linking reagent is performed.
Стадия получения термопластичных олигосахаридов путем термомеханической реакции модифицированного олигосахарида с органическим пластификатором, эмульгатором и веществ, содержащих функциональные группы, или реагентом сшивания может отсутствовать,
когда выполняется технология сополимеризации модифицированного олигосахарида с мономерами или полимерами, и различными функциональными добавками, улучшающими свойства сополимера олигосахаридов. Сначала выполняется модификация полисахаридов, затем деструкция модифицированных полисахаридов. The stage of obtaining thermoplastic oligosaccharides by thermomechanical reaction of the modified oligosaccharide with an organic plasticizer, emulsifier and substances containing functional groups, or a cross-linking reagent may be absent, when the technology of copolymerization of a modified oligosaccharide with monomers or polymers, and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer is performed. First, modification of polysaccharides is performed, then destruction of the modified polysaccharides.
Таблица 1 Table 1
Схема непрерывной технологии в двухшнековом экструдере с сонаправленным движением шнека
Scheme of continuous technology in a twin-screw extruder with co-directional screw movement
Таблица 2 table 2
Схема непрерывной технологии, которая выполняется сначала в реакторе модификации, а затем в двухшнековом экструдере с сонаправленным движением шнека
Пример получения СОС. Scheme of a continuous technology, which is performed first in a modification reactor and then in a twin-screw extruder with co-directional screw movement An example of obtaining SOS.
1. Материалы 1. Materials
Вариант 1 Option 1
- ПМК (полимер 2, 2003Д; плотность и температура плавления составляли 1,24 г/см3 и 160° С соответственно) был приобретен у Nature Works LLC; - PLA (polymer 2, 2003D; density and melting point were 1.24 g/cm3 and 160°C, respectively) was purchased from Nature Works LLC;
- ПБАТ - полибутилен-адипат-терефталат (полимер 1), компания Xinjiang Blue Ridge Tunhe Chemical Industry Joint Stock Co.; - PBAT - polybutylene adipate terephthalate (polymer 1), Xinjiang Blue Ridge Tunhe Chemical Industry Joint Stock Co.;
- кукурузный крахмал, компания Интерстарч; - corn starch, Interstarch company;
- Citric acid monohydrate (CA), компания Sinopharm Chemical Reagent Co.;- Citric acid monohydrate (CA), Sinopharm Chemical Reagent Co.;
- Метилендифенилдиизоцианат (МДИ), компания Huntsman; концентрированная водная композиция пластификаторов и модификаторов: полиол растительного масла / сложный эфир цитрата, моно & диглицериды жирных кислот, эпоксированное соевое масло, которое подается заявителем под названием ПЛАСТ 1 ; - Methylene diphenyl diisocyanate (MDI), Huntsman; concentrated aqueous composition of plasticizers and modifiers: vegetable oil polyol/citrate ester, mono & diglycerides of fatty acids, epoxy soybean oil, which is supplied by the applicant under the name PLAST 1;
- Bis (t-butylperoxy isopropyl) benzene (BIPB), компания Jiangyin Thousands Chemicals Co.; - Bis (t-butylperoxy isopropyl) benzene (BIPB), Jiangyin Thousands Chemicals Co.;
Вариант 2 Option 2
- ПМК (полимер 2, 2003 Д; плотность и температура плавления составляли 1,24 г/см3 и 1600 С соответственно) был приобретен у Nature Works LLC; - PLA (polymer 2, 2003 D; density and melting point were 1.24 g/cm3 and 1600 C, respectively) was purchased from Nature Works LLC;
- ПБАТ - полибутилен-адипат-терефталат (полимер 1), компания Xinjiang Blue Ridge Tunhe Chemical Industry Joint Stock Co.; - PBAT - polybutylene adipate terephthalate (polymer 1), Xinjiang Blue Ridge Tunhe Chemical Industry Joint Stock Co.;
- пшеничный крахмал, компания Интерстарч;
- Citric acid monohydrate (CA), компания Sinopharm Chemical Reagent Co.;- wheat starch, Interstarch company; - Citric acid monohydrate (CA), Sinopharm Chemical Reagent Co.;
- Luperox A75 benzoyl peroxide powder, компания ArKEMA: концентрированная водная композиция пластификаторов и модификаторов: полиол растительного масла / сложный эфир цитрата, сорбитол, моно & диглицериды жирных кислот, эпоксированное соевое масло, которое подается заявителем под названием ПЛАСТ 2; - Luperox A75 benzoyl peroxide powder, ArKEMA company: concentrated aqueous composition of plasticizers and modifiers: vegetable oil polyol / citrate ester, sorbitol, mono & diglycerides of fatty acids, epoxy soybean oil, which is supplied by the applicant under the name PLAST 2;
- JONCRYL ADR-4380, компания BASF; - JONCRYL ADR-4380, BASF company;
2. Получение образцов 2. Receiving samples
В двухшнековом экструдере, с сонаправленным вращением шнеков, подаются последовательно: а) крахмал и СА; б) МДИ; в) ПЛАСТ 1; г) Полимер 1 и BIPB; д) Полимер 2 и функциональные добавки. In a twin-screw extruder, with co-directed rotation of the screws, the following are fed sequentially: a) starch and CA; b) MDI; c) LAYER 1; d) Polymer 1 and BIPB; e) Polymer 2 and functional additives.
3. Измерение механических свойств 3. Measurement of mechanical properties
Из горячепрессованных пластинчатых образцов толщиной 2 мм были вырезаны и отполированы образцы в форме гантелей в соответствии с международными стандартами ISO 527-2. Электрический прибор для испытаний на растяжение СМТ-4204 (SANS) использовался для испытания образцов при скорости растяжения 5 мм/мин для получения кривой напряжения- деформации прочности на разрыв и удлинение при разрыве. Dumbbell-shaped specimens were cut and polished from 2 mm thick hot-pressed plate specimens in accordance with international standards ISO 527-2. A CMT-4204 electric tensile tester (SANS) was used to test the specimens at a tensile rate of 5 mm/min to obtain the stress-strain curve of tensile strength and elongation at break.
Механические свойства СОС, полученного по технологии примера 1 с разным массовым отношением ОС, показывают увеличение показателя
удлинения при разрыве относительно чистого ПМК. Соотношение ПЛАСТ 1 к олигосахаридам составляет 30%. Наибольший показатель удлинения при разрыве соответствует содержанию 35% ОС в СОС. Небольшое понижение показателя удлинения при разрыве соответствует содержанию 40% ОС в СОС. Таким образом, создан новый способ получения сополимера олигосахаридов, который предусматривает путем проведения относительно простых этапов реакции получение лучших по качеству материалов для последующей обработки. Также преимуществом способа является создание негранулированного материала, позволяющего расширить спектр качественной продукции из полученного полимера. Описание включает возможные варианты компонентов, температурных и временных показателей при реализации изобретения.
The mechanical properties of SOS obtained using the technology of example 1 with different mass ratios of OS show an increase in the indicator elongation at break of relatively pure PLA. The ratio of PLAST 1 to oligosaccharides is 30%. The highest elongation at break corresponds to a content of 35% OS in SOS. A slight decrease in elongation at break corresponds to a 40% OS content in SOS. Thus, a new method for producing oligosaccharide copolymer has been created, which involves obtaining the best quality materials for subsequent processing by carrying out relatively simple reaction steps. Another advantage of the method is the creation of a non-granular material, which allows expanding the range of high-quality products from the resulting polymer. The description includes possible options for components, temperature and time parameters when implementing the invention.
Claims
1. Способ получения сополимеров олигосахаридов, включающий стадии: 1. A method for producing copolymers of oligosaccharides, including the stages:
(a) берут минимально один полисахарид (компонент 1) и минимально один реагент деструкции (компонент 2); (a) take at least one polysaccharide (component 1) and at least one degradation reagent (component 2);
(b) проводят термомеханическую реакцию смеси компонентов 1 и 2 посредством реагента деструкции с получением олигосахарида (компонент 3); (b) subjecting the mixture of components 1 and 2 to a thermomechanical reaction using a degradation reagent to produce an oligosaccharide (component 3);
(c) берут минимально один реагент модификации олигосахарида, окисления или реагент сшивания (компонент 4); (c) take at least one oligosaccharide modification, oxidation or cross-linking reagent (component 4);
(d) получают модифицированные олигосахариды путем термомеханической реакции олигосахарида и реагента модификации (компонент 5); (d) obtain modified oligosaccharides by thermomechanical reaction of the oligosaccharide and the modification reagent (component 5);
(e) выбирают минимально один органический пластификатор, выбранный из диолов, триоли и полиолов, например ацетил-трибутил-цитрат (компонент 6) и минимально один реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора, эмульгатор (компонент 7), и минимально один пластификатор с функциональными группами и/или другими веществами, которые содержат функциональные группы (компонент 8), которые содержат функциональные группы, имеющие активный водород, и/или функциональные группы, дающие с помощью гидролиза такие функциональные группы, имеющие активный водород; (e) select at least one organic plasticizer selected from diols, triplets and polyols, for example acetyl tributyl citrate (component 6) and at least one reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer, emulsifier (component 7), and at least one functional plasticizer groups and/or other substances that contain functional groups (component 8) that contain functional groups having active hydrogen, and/or functional groups yielding such functional groups having active hydrogen by hydrolysis;
(!) получают термопластичные олигосахариды (компонент 9) путем термомеханической реакции модифицированного олигосахарида с органическим пластификатором, эмульгатором и содержащими функциональные группы веществами или реагентом сшивания; (!) thermoplastic oligosaccharides (component 9) are obtained by thermomechanical reaction of the modified oligosaccharide with an organic plasticizer, emulsifier and substances containing functional groups or a cross-linking reagent;
36
(g) выбирают минимально один мономер или полимер для сополимеризации, со-мономер (компонент 10), и минимально один инициатор полимеризации, выбранный из органических двухосновных кислот и соединений, содержащих минимально две одинаковые или различные, свободные или скрытые функциональные группы, выбранные из функциональных групп изоцианата, карбамоилкапролактама, эпоксида, галогена, кислотного ангидрида, ацилгалогенидов, оксихлорида, триметафосфата и алкоксисилана, (компонент 11), и, при необходимости, включают минералы (компонент 12) и различные функциональные добавки, улучшающие свойства сополимера олигосахаридов (компонент 13); 36 (g) selecting at least one monomer or polymer to copolymerize, a co-monomer (component 10), and at least one polymerization initiator selected from organic diacids and compounds containing at least two identical or different, free or latent functional groups selected from functional isocyanate, carbamoylcaprolactam, epoxide, halogen, acid anhydride, acyl halides, oxychloride, trimetaphosphate and alkoxysilane groups (component 11), and, if necessary, include minerals (component 12) and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer (component 13);
(h) получают сополимер олигосахаридов путем термомеханической реакции термопластического олигосахарида, мономера или полимера для сополимеризации, инициатора полимеризации и, при необходимости, минералов и различных функциональных добавок, улучшающих свойства сополимера олигосахаридов (компонент 14). (h) obtain an oligosaccharide copolymer by thermomechanical reaction of a thermoplastic oligosaccharide, a monomer or polymer for copolymerization, a polymerization initiator and, if necessary, minerals and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer (component 14).
2. Способ по п.1, где весь технологический процесс проходит непрерывно на одном двухшнековом экструдере. 2. The method according to claim 1, where the entire technological process takes place continuously on one twin-screw extruder.
3. Способ по п.1, где полисахарид выбирают из нативного крахмала злаковых растений, таких как пшеница, рис, ячмень или кукуруза, клубнеплодов, таких как картофель, моника, бобовых растений, таких как горох, соя или их смесь, а реагентом деструкции является лимонная кислота из возобновляемых природных ресурсов. 3. The method according to claim 1, where the polysaccharide is selected from the native starch of cereal plants such as wheat, rice, barley or corn, tubers such as potatoes, monica, legumes such as peas, soybeans or a mixture thereof, and a destruction reagent is citric acid from a renewable natural resource.
4. Способ по п.1, где на стадии (Ь) соотношение реагента деструкции и нативного крахмала составляет от 0,1 ОО до 0,5:100 4. The method according to claim 1, where at stage (b) the ratio of the destruction reagent and native starch is from 0.1 OO to 0.5:100
5. Способ по п.1, где на стадии (Ь) процесс происходит в экструдере в течение двух зон наблюдения и зависит от конфигурации шнека, количества оборотов шнека экструдера и температуры. 5. The method according to claim 1, where in stage (b) the process occurs in the extruder during two observation zones and depends on the configuration of the screw, the number of revolutions of the extruder screw and temperature.
37
37
6. Способ по п.1, где реагент модификации, окисления или реагент сшивания олигосахарида выбирают из окислителей для полисахаридов, а именно: перекись водорода, кислород, озон, бром, хромовую кислоту, перманганат, диоксид азота и гипохлорит. 6. The method according to claim 1, where the modification, oxidation or cross-linking reagent of the oligosaccharide is selected from oxidizing agents for polysaccharides, namely hydrogen peroxide, oxygen, ozone, bromine, chromic acid, permanganate, nitrogen dioxide and hypochlorite.
7. Способ по п.1, где на этапе (d) органический пластификатор выбран из диолов, триолов и полиолов, например ацетил-трибутил-цитрат; реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора выбирают из моно- и диглицеридов жирных кислот (Е471), эфиров глицерина, жирных и органических кислот (Е472е), лецитина, фосфатидов (Е322), аммонийных солей фосфатиделовой кислоты (Е442), полисорбатов и производных (Е432 ... Е436), эфиров сорбитана, пластификатор выбирают из воды, сахаров, таких как глюкоза, мальтоза, фруктоза или сахароза; полиолов, таких как этиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли (PEGs), глицерин, сорбит, ксилит и гидрогенизированные глюкозные сиропы; мочевина, соли органических кислот, такие как лактат натрия, а также смеси этих продуктов. 7. The method according to claim 1, where in step (d) the organic plasticizer is selected from diols, triols and polyols, for example acetyl tributyl citrate; The reagent for stabilizing emulsions of water and organic plasticizer is selected from mono- and diglycerides of fatty acids (E471), glycerol esters, fatty and organic acids (E472e), lecithin, phosphatides (E322), ammonium salts of phosphatidelic acid (E442), polysorbates and derivatives (E432 ... E436), sorbitan esters, the plasticizer is selected from water, sugars such as glucose, maltose, fructose or sucrose; polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycols (PEGs), glycerin, sorbitol, xylitol and hydrogenated glucose syrups; urea, salts of organic acids such as sodium lactate, as well as mixtures of these products.
8. Способ по п.1, где этап (d) может отсутствовать при выполнении технологии сшивания олигосахаридов с пластификатором благодаря реагенту сшивания. 8. The method according to claim 1, where step (d) may be absent when performing the technology of cross-linking oligosaccharides with a plasticizer thanks to a cross-linking reagent.
9. Способ по п.1, где этап (f) может отсутствовать при выполнении технологии сополимеризации модифицированного олигосахарида с мономерами или полимерами для сополимеризации, инициаторами полимеризации и, при необходимости, минералами и различными функциональными добавками, улучшающими свойства сополимера олигосахаридов; 9. The method according to claim 1, where step (f) may be absent when performing the technology of copolymerization of the modified oligosaccharide with monomers or polymers for copolymerization, polymerization initiators and, if necessary, minerals and various functional additives that improve the properties of the oligosaccharide copolymer;
10. Способ по п.1, где этапы (а), (Ь) и (с), (d) могут быть поменяны местами при условии, что сначала выполняется модификация полисахаридов, а затем деструкция модифицированных полисахаридов.
10. The method according to claim 1, where steps (a), (b) and (c), (d) can be interchanged, provided that the polysaccharides are first modified and then the modified polysaccharides are destroyed.
И. Способ по п.1, где на каждом этапе технологии (b), (d), (f), (h) производят нагрев смеси до температуры от 120°С до 180°С. I. The method according to claim 1, where at each stage of technology (b), (d), (f), (h) the mixture is heated to a temperature from 120°C to 180°C.
12. Способ по п.1, где на этапе (Ь) получают олигосахариды непрерывным методом термомеханической деструкции на двухшнековом экструдере. 12. The method according to claim 1, where in step (b) oligosaccharides are obtained by a continuous method of thermomechanical destruction on a twin-screw extruder.
13. Способ по п.1, где на этапе (d) получают модифицированные, например, окисленные олигосахариды, непрерывным методом термомеханической реакции на двухшнековом экструдере. 13. The method according to claim 1, where in step (d) modified, for example oxidized oligosaccharides are obtained by a continuous thermomechanical reaction method on a twin-screw extruder.
14. Способ по п.1, где на этапе (f) вводят по меньшей мере один эмульгатор, реагент стабилизации эмульсий воды и органического пластификатора. 14. The method according to claim 1, where at step (f) at least one emulsifier, a reagent for stabilizing emulsions of water and an organic plasticizer, is introduced.
15. Способ по п.1, где на этапе (f) вводят по меньшей мере один пластификатор, который имеет функциональные группы для реакции с модифицированными олигосахаридами и/или функциональные вещества для связывания модифицированного олигосахарида с органическим пластификатором и где пластификатором с функциональными группами является эпоксидированное соевое масло. 15. The method according to claim 1, where in step (f) at least one plasticizer is introduced, which has functional groups for reaction with the modified oligosaccharides and/or functional substances for binding the modified oligosaccharide with the organic plasticizer and where the plasticizer with functional groups is epoxidized soybean oil.
16. Способ по п.1, где пластификатор выбран из глицерина, полиглицерина, изосорбида, сорбитана, сорбита, триметилцитрата и/или смесей этих продуктов. 16. The method according to claim 1, where the plasticizer is selected from glycerol, polyglycerol, isosorbide, sorbitan, sorbitol, trimethyl citrate and/or mixtures of these products.
17. Способ по п.1, где пластификатор включают в модифицированные олигосахариды в количестве от 10 до 100 частей по весу, предпочтительно в количестве от 25 до 75 частей по весу на 100 частей по весу олигосахарида. 17. The method according to claim 1, wherein the plasticizer is included in the modified oligosaccharides in an amount of 10 to 100 parts by weight, preferably in an amount of 25 to 75 parts by weight per 100 parts by weight of the oligosaccharide.
18. Способ по п.1, где инициатор полимеризации выбирают по типу соединения: диизоцианата и полиизоцианата, дикарбамоилкапролакта и
диэпоксиды, галоидгидрины и органические двухосновные кислоты, оксихлориды и триметафосфаты, алкоксис. 18. The method according to claim 1, where the polymerization initiator is selected according to the type of compound: diisocyanate and polyisocyanate, dicarbamoyl caprolact and diepoxides, halohydrins and organic dibasic acids, oxychlorides and trimetaphosphates, alkoxys.
19. Способ по п.1, где инициатором полимеризации является Bis (t- butylperoxyisopropyl) benzene. 19. The method according to claim 1, where the polymerization initiator is Bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene.
20. Способ по п.1 , где количество инициатора полимеризации составляет от 0,01 до 5 частей, предпочтительно от 0,1 до 3 частей на 100 частей олигосахарида сополимера из этапа (h).
20. The method according to claim 1, wherein the amount of the polymerization initiator is from 0.01 to 5 parts, preferably from 0.1 to 3 parts, per 100 parts of the oligosaccharide copolymer from step (h).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA202201580 | 2022-05-17 | ||
UAA202201580 | 2022-05-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023224593A1 true WO2023224593A1 (en) | 2023-11-23 |
Family
ID=88835727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/UA2022/000038 WO2023224593A1 (en) | 2022-05-17 | 2022-07-20 | Method for producing oligosaccharide copolymers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2023224593A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006042364A1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Plantic Technologies Ltd | Barrier film |
WO2012162092A1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | The Procter & Gamble Company | Molded articles of starch-polymer-wax-oil compositions |
CN108285622A (en) * | 2018-02-05 | 2018-07-17 | 东莞市鑫海环保材料有限公司 | Biodegradable material and preparation method thereof |
WO2019138022A1 (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-18 | Agrana Beteiligungs-Aktiengesellschaft | Thermoplastic starch |
CN111100245A (en) * | 2018-10-25 | 2020-05-05 | 中国石油化工股份有限公司 | Modified thermoplastic starch and preparation method and application thereof |
-
2022
- 2022-07-20 WO PCT/UA2022/000038 patent/WO2023224593A1/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006042364A1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Plantic Technologies Ltd | Barrier film |
WO2012162092A1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | The Procter & Gamble Company | Molded articles of starch-polymer-wax-oil compositions |
WO2019138022A1 (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-18 | Agrana Beteiligungs-Aktiengesellschaft | Thermoplastic starch |
CN108285622A (en) * | 2018-02-05 | 2018-07-17 | 东莞市鑫海环保材料有限公司 | Biodegradable material and preparation method thereof |
CN111100245A (en) * | 2018-10-25 | 2020-05-05 | 中国石油化工股份有限公司 | Modified thermoplastic starch and preparation method and application thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Surendren et al. | A review of biodegradable thermoplastic starches, their blends and composites: recent developments and opportunities for single-use plastic packaging alternatives | |
JP5544303B2 (en) | Process for preparing a plasticized starch-based thermoplastic composition and the resulting composition | |
JP5544301B2 (en) | Soluble starch-based thermoplastic compositions and methods for preparing such compositions | |
AU2009208826B2 (en) | Method for preparing thermoplastic compositions based on plasticized starch and resulting compositions | |
Averous | Biodegradable multiphase systems based on plasticized starch: a review | |
Raquez et al. | Maleated thermoplastic starch by reactive extrusion | |
Wang et al. | Properties of starch blends with biodegradable polymers | |
US5844023A (en) | Biologically degradable polymer mixture | |
EP0837902B1 (en) | Thermoplasticized starch component and process for the preparation thereof | |
Raquez et al. | Recent advances in reactive extrusion processing of biodegradable polymer‐based compositions | |
US5869647A (en) | Method of preparing biodegradable modified-starch moldable products and films | |
EP2596058A2 (en) | Biodegradable plastic compounding | |
Ayoub et al. | An overview on the technology of cross-linking of starch for nonfood applications | |
CN1039648C (en) | Biodegradable polymeric compositions based on starch and thermoplastic polymers | |
CA2226946A1 (en) | Method of grafting functional groups to synthetic polymers for making biodegradable plastics | |
Imam et al. | Chemistry, microstructure, processing, and enzymatic degradation | |
Lopattananon et al. | Bioplastics from blends of cassava and rice flours: The effect of blend composition | |
Carvalho | Starch as source of polymeric materials | |
US6218532B1 (en) | High performance biodegradable materials from oriented starch derivatives | |
WO2023224593A1 (en) | Method for producing oligosaccharide copolymers | |
JP2022021326A (en) | Biodegradation promoter, biodegradable resin composition and biodegradable resin molded body | |
Patni et al. | Biodegradable Polymers: Definition, Classification and Application as an Alternative to Plastic | |
Hudhud et al. | Producing, Enhancing and Testing of Biodegradable Starch Polymers | |
Ghosh Dastidar | Environment Friendly Crossilnking Of Biopolymers And Fabrication Of Green Nanocomposites | |
CZ24013U1 (en) | Biologically degradable thermoplastic based on modified starch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22942892 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |