Биоразлагаемая упаковочная полимерная пленка

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ БИОРАЗЛАГАЕМАЯ УПАКОВОЧНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пинчук Леонид Семенович Макаревич Анна Владимировна Власова Галина Михайловна Сыцко Валентина Ефимовна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Биоразлагаемая упаковочная полимерная пленка на основе полиэтилена, содержащая наполнитель растительного происхождения и активную добавку, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя растительного происхождения содержит крахмал, а в качестве активной добавки - жидкий инсектицид, выбранный из ряда, включающего перметрин, циперметрин и лимонен, при следующем соотношении компонентов, мас.полиэтилен 47-75 крахмал 20-48 жидкий инсектицид 2-7.(56)5321065 , 1994.0519367 1, 1992.5741521 , 1998.5635174 , 1997.08092006 , 1996. Изобретение относится к области полимерных упаковочных пленок, содержащих активные компоненты, которые придают пленкам дополнительные функциональные свойства и способность к биоразложению. В легкой промышленности остро ощущается потребность в активных упаковочных материалах для кератин-содержащей продукции шерстяных тканей, одежды, обуви, пушномеховых полуфабрикатов и т.п. Они должны обеспечивать барьерную защиту товаров от неблагоприятного воздействия окружающей среды и механических повреждений и в то же время обладать дополнительными функциями по предотвращению порчи товаров насекомыми - кератофагами и их личинками (молью, кожеедами, пухоедами и др.). Известны пленочные и листовые материалы на основе синтетических полимеров, оказывающие инсектицидное действие. Так, активные вещества, получаемые из корок и се 5114 1 мян цитрусовых, наносят на пленки, ткани, бумагу в виде покрытий 1. Полимерные связующие, содержащие биоцидные добавки, перерабатывают в листы 2 и пленки 3. Недостаток таких материалов состоит в нерегулируемой скорости выделения активных компонентов из полимерной матрицы. Для контролируемого выделения инсектицида из упаковочного материала в состав пластика вводят пористый носитель, который пропитан инсектицидным компонентом 4. Существенный недостаток такого решения связан с трудностью утилизации использованного инсектицидного материала. Эта проблема имеет самостоятельное значение, т.к. переработка мусора, значительную часть которого составляет использованная полимерная упаковка, стала глобальной проблемой. Один из перспективных путей ее решения состоит в разработке биоразлагаемых пластиковых упаковок. Известны полимерные упаковочные материалы, содержащие биоразлагаемые добавки,например, крахмал и компоненты, обеспечивающие взаимодействие моносахаридных цепей крахмала с макромолекулами синтетического полимера - основы 5,6. Сложный состав такого пластика не обеспечивает придание ему свойства отпугивания и уничтожения насекомых. Прототипом изобретения является полимерная разлагаемая пленка на основе полиэтилена,содержащая активные растительные наполнители - лигнин в количестве менее 75 мас.и фитоактивные добавки 7. Используемая для изготовления мусорных мешков и упаковок для продукции сельского хозяйства такая пленка технологична в переработке, обладает удовлетворительной механической прочностью и способностью к био- и фотодеструкции. Недостатки прототипа невысокая скорость деструкции пленки в отсутствие фотооблучения дефицитность и высокая цена фотоактивных компонентов пластмасс пленка не обладает инсектицидным действием. Задача изобретения состоит в разработке пленочного полимерного материала, специализированного для упаковывания продукции легкой промышленности. Он должен иметь 21) высокие прочностные и барьерные характеристики 22) способность к биоразложению 23) свойство предотвращать порчу упакованных товаров вредными насекомыми - кератофагами. Поставленная задача решается тем, что биоразлагаемая упаковочная полимерная пленка на основе полиэтилена содержит наполнитель растительного происхождения и активную добавку, при этом в качестве наполнителя растительного происхождения содержит крахмал, а в качестве активной добавки - жидкий инсектицид, выбранный из ряда, включающего перметрин, циперметрин и лимонен, при следующем соотношении компонентов,мас.полиэтилен 47-75 крахмал 20-48 жидкий инсектицид 2-7. Сущность изобретения состоит в том, что пленка имеет композиционный состав, а многофункциональное назначение ее компонентов создает широкие возможности для регулирования прочности, биоразлагаемости и инсектицидного действия упаковки. Биоразлагаемый наполнитель полиэтилена - крахмал, декструкция которого ускоряет разложение полиэтиленовой матрицы, служит емкостью для инсектицида. Жидкие инсектициды предложенного ряда, находясь в составе пленки, пластифицируют полиэтилен и улучшают деформационно-прочностные характеристики полимерной матрицы, ослабленной содержащимися в ней частицами крахмала. Выделяясь из пленки, инсектицид убивает вредных насекомых и их личинки. После выхода инсектицида увеличивается площадь свободной поверхности 5114 1 полимерной матрицы, от величины которой зависит скорость биоразложения пленки в почве. Пример реализации изобретения. Для изготовления пленок использовали полиэтилен высокого давления (ПЭВД, марка 15404-03, ГОСТ 16337-77), крахмал (К) картофельный (ГОСТ 7699-78) и высокоэффективные жидкие инсектициды перметрин (ТУ 6-00-5763450-78-88), вязкая жидкость с молекулярной массой 391, температурой кипения около 200 С, далее обозначен П циперметрин, эмпирическая формула 221932, структурная формула 2 желтовато-коричневая жидкость, молекулярная масса 416, использовали циперметрин торговой марки Нурелл фирмыСо обозначен Ц лимонен - (п-ментадиен-1,8), структурная формула вязкая жидкость с запахом лимона, температура кипения 175-176 С, плотность 0,84 г/см 3,обозначен ЛМ. Для изготовления пленки-прототипа использовали лигнин (ЛГ), выделенный из древесной муки (ГОСТ 16331-87) и в качестве фотоактивной добавки - стеарат (Ст) железа(С 17 Н 35 СОО)3 е, светло-коричневое твердое вещество, растворимое в растительных маслах, спиртах, эфирах. Из этих компонентов путем смешения готовили композиции, составы которых приведены в табл. 1. Композиции перерабатывали в пленки с помощью рукавно-пленочного агрегата типа ЛРП при одинаковых технологических режимах. Исследовали следующие параметры пленок. Деформационно-прочностные характеристики - предел прочностипри растяжении и относительное удлинениепри разрыве - определяли по ГОСТ 14236-81. Биоразлагаемость пленок изучали, помещая образцы пленок размером 50100,04 мм в чашки Петри с увлажненным зрелым компостом при 25 С. Периодически оценивали показатель снижения прочности образцов относительно первоначального уровня (/)100, . Инсектицидное действие изучали на платяной моли. Гусениц моли выращивали в чашках Петри на агарсодержащих средах. Затем помещали в чашки образцы шерстяной ткани (33 см), вложенные в открытые конверты из исследуемой пленки. Через 30 суток регистрировали количество поврежденной ткани (р) и количество бабочекв чашках. Результаты исследования приведены в табл. 2. Их анализ приводит к следующим заключениям. 1. Все пленки предложенного состава превосходят прототип по биоразлагаемости, соизмеримы с ним по прочности и в отличие от прототипа обладают инсектицидным действием. 2. Сравнение 1-/о для составов 6-9 свидетельствует, что увеличение содержания жидкого компонента (П) ускоряет биоразлагаемость пленок, по-видимому, из-за пластификации ПЭ и увеличения площади свободной поверхности ПЭ матрицы после выделения П. 3. Анализ значенийидля составов 1-5 показывает, что состав 2 близок к оптимальному, а состав 1 заметно уступает ему по деформационно-прочностным параметрам. По 3 5114 1 этому критерию составы 4 и 5 идентичны, но состав 5 можно считать запредельным, т.к. по сравнению с составом 4 у него значительно худшие показатели биоразлагаемости. 24. Сравнение всех исследуемых параметров для составов 8 и 9 свидетельствуют, что они практически одинаковы. Однако состав 9 с содержанием П 7 можно считать запредельным, т.к. нет смысла увеличивать содержание П в связи со снижением прочности и удорожанием пленки. 25. Близость показателей для составов 3, 10, 11 свидетельствует об одинаковой эффективности всех инсектицидов выбранного ряда. Использование изобретения в легкой промышленности позволит совместить операции упаковывания и консервации изделий. Экономический эффект от применения пленки складывается из суммы эффектов от ускорения процесса упаковывания, снижения потерь от порчи продуктов во время транспортировки и хранения, уменьшения затрат на утилизацию использованной упаковки. Биоразлагаемость использованной упаковки обеспечивает значительный экологический и социальный эффект. Таблица 1 составов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (прототип) Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.