саморазрушающаяся полимерная композиция на основе полиолефина

Формула изобретения

Саморазрушающаяся полимерная композиция на основе полиолефина, включающая биоразрушающий полимерный наполнитель полигидроксибутират, отличающаяся тем, что содержит (со)полимер кетонового ряда при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиолефин	68-82
Полигидроксибутират	8-32
(Со)полимер кетонового ряда	5-10

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к композиционным пластикам, которые саморазрушаются под влиянием солнечной радиации, кислорода воздуха, атмосферной влаги и далее утилизируются микроорганизмами почвы по окончании срока их эксплуатации.

Предлагаемая полимерная композиция является одним из путей решения проблемы утилизации твердых отходов, большую долю которых в настоящее время составляют полимерные упаковочные материалы.

Известны полимерные композиции на основе синтетических термопластичных водонерастворимых полимерных материалов и деетруктированного крахмала в качестве биодеструктирующей добавки. Содержание последнего в композиции не менее 50 мас.ч. [RU 2026321, МПК C08L 3/02; 23/04; 25/04, 10.01.1995].

Могут применяться более сложные композиции, содержащие кроме термопласта и крахмала другие низкомолекулярные добавки, например глицерин [RU 2073037, МПК C08L 23/08; 3/02, 10.02.1997].

Недостатками известных композиций являются низкая технологичность (за счет предварительной обработки и модификации крахмала) и низкие физико-механические показатели (в результате сорбции атмосферной влаги крахмалом за время хранения и эксплуатации). Это накладывает значительные ограничения на применение композиций, а также на сроки и условия хранения и эксплуатации продукции.

Известна также полимерная композиция [US 5135966 А, МПК C08F, НКИ 523/126, 04.08.1992], включающая полипропилен или сополимер полипропилена с -олефином, сополимер полигидроксибутирата/гидроксивалериата (ПГБ/ГВ), стеарат железа или церия и стабилизатор для ПП - Этанокс. Содержание ПГБ/ГВ в композиции варьируется 20-65 мас.ч.

Недостатком данной композиции является наличие добавки стеарата железа (церия), которая представляет собой экологически опасный компонент.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является полимерная композиция, включающая полиэтилен и полигидроксибутират в соотношениях: 98:2; 96:4; 92:8; 84:16; 68:32 мас.% [Ольхов А.А. / Дисс. канд. техн. наук «Экологически безопасные саморазрушающиеся композиционные пленки на основе полиэтилена и полигидроксибутирата» по специальности 05.17.06. Москва, МИТХТ, 2001. 129 с.].

Недостатком данных композиционных материалов является относительно длительный период саморазрушения в окружающей среде.

Техническим результатом изобретения является повышение биодеструктирующей способности полимерной композиции.

Данный технический результат достигается тем, что полимерная композиция на основе полиолефина содержит фоторазрушающий полимерный наполнитель (со)полимер кетонового ряда (ПКЕ), а именно поликетон класса алифатических или ароматических поликетонов (напр., сополимеры этилена и окиси углерода, полиметилвинилкетон, полиметилизопропенилкетон, поливинилфенилкетон, поливинилбензофенон) [Б.Рэнби, Я.Рабек. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров. - М.: Мир, 1978, 676 с.], а в качестве биоразрушающего полимерного наполнителя содержит полигидроксибутират (ПГБ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиолефин	68-82
Полигидроксибутират	8-32
(Со)полимер кетонового ряда	5-10

Примеры реализации данного изобретения

Пример 1. Берут 82 мас.% полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), 10 мас.% сополимер этилена и окиси углерода (СПЭО) и 8 мас.% ПГБ. Готовят композицию на смесителе закрытого типа при 120-125°C. Затем смесь измельчают. Полученную композицию экструдируют в пленку при температурах и временах экструзии, соответствующих условиям термостабильности расплава композиций в цилиндре и формующей части головки экструдера. Испытания пленочных материалов проводили на типовом оборудовании с применением ГОСТов: 14236-81, 11262-80, 11645-73, 9.707-81.

Физико-механические характеристики (ГОСТы: 14236-81, 11262-80, 11645-73) и биодеструктирующие свойства (ГОСТ 9.707-81) полученных образцов приведены в таблице 1.

Примеры 2-5. Композиции готовили аналогично примеру 1, а их состав и свойства приведены в таблице 1.

Для исследований готовили образцы в виде пластин толщиной 40-50 мкм и размером 12×5 см. Климатические испытания проводили с помощью установки Xenotest 150S ("Atlas", USA). Испытания проводили при температуре 35°C и периодическом увлажнении. Сухой период составлял 1,5 ч, период дождевания - 0,5 ч. Облучение образцов вели непрерывно с помощью ксеноновой лампы, моделирующей солнечный свет, в режиме "день-ночь".

Таблица 1
Физико-механические характеристики и биодеструктирующие свойства композиционных пленок на основе полиолефин/ПГБ
№	Состав смеси, мас.%.	Потеря прочности при растяжении после выдержки в камере искусственной погоды в теч. 400 ч, %	Биоповреждаемость пленок после экспозиции в камере искусственной погоды в теч. 600 ч, баллы*
1.	ПЭНП-ПГБ-СПЭО 82-8-10	85	5
2.	ПЭВП-ПГБ-ПМВК 82-8-10	80	5
3.	ПП-ПГБ-ПМИПК 82-8-10	96	5
4.	СКЭП-ПГБ-ПВФК 82-8-10	75	4
5.	ПЭНП-ПГБ 92-8 (прототип)	50	4
* - пятибалльная оценка биоповреждения материалов по ГОСТ 9.707-81.
Примечание:
ПЭВП - полиэтилен высокой плотности,
ПП - полипропилен,
СКЭП - сополимер этиленпропиленовый,
СПЭО - сополимер этилена и окиси углерода,
ПМВК - полиметилвинилкетон,
ПМИПК - полиметилизопропилкетон,
ПВФК - поливинилфенилкетон.

Анализ данных таблицы показывает, что предложенные композиции имеют более высокие показатели биодеструкции, чем в прототипе.

Добавка (со)полимер кетонового ряда, а именно поликетонов класса алифатических или ароматических поликетонов, ускоряет фото- и биодеградацию пленочных материалов на основе полиолефинов. Содержание ПГБ находится в пределах 8-16 мас.ч., ПКЕ в пределах 5-12 мас.ч., что дает возможность регулировать сроки саморазрушения пленок и тем самым значительно расширяет область их применения в качестве материалов для упаковочных целей, сельского хозяйства, медицины и др.