Биоразлагаемая полимерная смесь и способ ее получения - RU2020111722A

1. Биоразлагаемая полимерная смесь, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один компонент (А), по меньшей мере один компонент (В) и по меньшей мере один компонент (D), где

- компонент (А) включает полимеры на основе молочной кислоты, предпочтительно, гомополимеры PLLA, PDLA, а также их сополимеры или смеси их гомополимеров, смеси их гомополимеров и сополимеров, или смеси их сополимеров,

- компонент (В) включает термопластичный крахмал (TPS), представляющий собой смесь крахмала, по меньшей мере одного пластификатора из группы веществ (С) и по меньшей мере одного модифицирующего агента из группы веществ (Е),

- группа веществ (С) включает пластификаторы для крахмала, прежде всего спирты и полиолы, содержащие одну, две или несколько ОН групп, прежде всего глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, диолы, триолы и полиолы, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, неопентилгликоль, сорбит, маннит,

- группа веществ (Е) включает модифицирующие агенты, в основном насыщенные или ненасыщенные карбоновые, дикарбоновые, трикарбоновые или поликарбоновые кислоты, насыщенные или ненасыщенные ангидриды, и смешанные ангидриды карбоновых кислот, вещества, содержащие изоцианатные группы, предпочтительно диизоцианаты, вещества, содержащие эпоксидные группы, ацилгалогениды, ацилимидазолы, ацилфосфаты, сложные тиоэфиры кислот или их комбинации,

- компонент (D) включает гомополимеры или сополимеры полигидроксиалканоатов (РНА) и/или их смеси, где они представляют собой предпочтительно гомополимеры или сополимеры на основе РНВ и/или их смесей,

и биоразлагаемая смесь может необязательно содержать компонент (F), где

- компонент (F) включает пластификаторы для PLA и/или РНА, предпочтительно сложные эфиры и сложные полиэфиры низкой вязкости, прежде всего сложные эфиры лимонной кислоты или сложные полиэфиры лимонной кислоты низкой вязкости, сложные эфиры глицерина или сложные полиэфиры глицерина низкой вязкости, сложные эфиры диолов и полиолов или сложные полиэфиры диолов и полиолов низкой вязкости, сложные эфиры фосфорной кислоты или сложные полиэфиры фосфорной кислоты низкой вязкости, сложные эфиры себациновой кислоты или сложные полиэфиры себациновой кислоты низкой вязкости, сложные эфиры адипиновой кислоты или сложные полиэфиры адипиновой кислоты низкой вязкости, сложные эфиры фталевой кислоты или сложные полиэфиры фталевой кислоты низкой вязкости, и другие жидкие сложные эфиры и/или полиэфиры и сополиэфиры низкой вязкости или их смеси, где вязкость пластификатора для PLA и/или РНА, измеренная на ротационном вискозиметре с коаксиальными цилиндрами при 25°С, составляет 20000 мПа или менее.

2. Биоразлагаемая полимерная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что она состоит из по меньшей мере одного компонента (А), по меньшей мере одного компонента (В) и по меньшей мере одного компонента (D).

3. Биоразлагаемая полимерная смесь по п. 2, отличающаяся тем, что смесь характеризуется пределом прочности при растяжении σ_M 15 МПа или более, где относительное удлинение при разрыве ε_b превышает или равно 2,0%, и параметры относительного удлинения при разрыве ε_b и предела прочности при растяжении σ_M оценивали, анализируя графики испытаний на растяжение.

4. Биоразлагаемая полимерная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что она состоит из компонента (F), и смесь характеризуется относительным удлинением при разрыве ε_b 100% или более, где предел прочности при растяжении σ_M равен 3,0 МПа или более, и параметры относительного удлинения при разрыве ε_b и предела прочности при растяжении σ_M оценивали, анализируя графики испытаний на растяжение.

5. Биоразлагаемая полимерная смесь по пп. 1-4, отличающаяся тем, что соотношение компонентов (A)/(D) составляет от 95:5 до 5:95.

6. Биоразлагаемая полимерная смесь по пп. 1-5, отличающаяся тем, что количество крахмала, используемого в составе компонента (В) должно быть таким, чтобы соотношение [(A)+(D)]/(крахмал) находилось в интервале от 97:3 до 40:60.

7. Биоразлагаемая полимерная смесь по пп. 1-6, отличающаяся тем, что количество вещества из группы (С) в составе компонента (В) должно быть таким, чтобы соотношение вещество из группы (С)/крахмал составляло по меньшей мере 5:95.

8. Биоразлагаемая полимерная смесь по пп. 1-7, отличающаяся тем, что в компоненте (В) соотношение вещество из группы (Е)/[(крахмал + вещество из группы (С)] составляет по меньшей мере 0,05:100.

9. Биоразлагаемая полимерная смесь по п. 1 и по пп. 4-8, отличающаяся тем, что соотношение (F)/[(A)+(D)] составляет по меньшей мере 5:95.

10. Биоразлагаемая полимерная смесь по пп. 1-9, отличающаяся тем, что смесь предпочтительно содержит компонент (G) для модификации технологических и/или потребительских свойств смеси, где компонент (G) включает в основном неорганические или органические наполнители, улучшающие совместимость агенты и межфазные агенты, пигменты и красители, зародышеобразующие агенты, технологические добавки, добавки против блокирования и противоскользящие агенты, сшивающие добавки, пенообразователи, антистатические добавки, огнестойкие добавки, замедлители старения и другие добавки и модифицирующие агенты, включая полимеры и олигомеры.

11. Способ получения биоразлагаемой полимерной смеси по пп. 1-10, отличающийся тем, что композицию, содержащую компоненты (А), (В) и (D) получают таким образом, что компоненты (А) и (В) смешивают, где компонент (В) присутствует в смеси в течение по меньшей мере одной фазы процесса смешения, при котором смешивают одновременно по меньшей мере один компонент (В) и по меньшей мере один компонент (А), и эта фаза процесса смешения предшествует по меньшей мере одной фазе той фазы смешения в процессе смешения, где в процесс смешения добавляют компонент (D), и необязательно в смесь можно добавлять компонент (F) и компонент (G) в ходе любой одной или нескольких фаз процесса смешения, в одной или в нескольких дозах.

12. Способ получения биоразлагаемой полимерной смеси по п. 11, отличающийся тем, что все фазы процесса смешения проводят в ходе одной стадии смешения, предпочтительно в ходе одной стадии экструзии.

13. Способ получения биоразлагаемой полимерной смеси по п. 11 и 12, отличающийся тем, что в начале процесса смешения сухую смесь получают смешением при температуре окружающей среды в лаборатории, где сухая смесь состоит из крахмала и по меньшей мере одного модифицирующего агента (Е), и сухая смесь необязательно может содержать один или более компонентов (С), и вместе с сухой смесью в смесь также можно добавлять полимер из группы (А), где по меньшей мере одно вещество из группы (С) добавляют в смесь не позднее той фазы процесса смешения, которая предшествует по меньшей мере одной фазе той фазы процесса смешения, в ходе которой в смесь добавляют компонент (D), и по меньшей мере одно вещество из группы (А) добавляют в смесь в ходе той фазы процесса смешения, которая предшествует по меньшей мере одной фазе той фазы процесса смешения, в ходе которой в смесь добавляют компонент (D), где порядок добавления веществ из групп (А) и (С) является произвольным, и один или несколько компонентов (D) добавляют в смесь в ходе такой фазы процесса смешения, за которой следует по меньшей мере одна фаза процесса смешения, в ходе которой одновременно смешивают: крахмал, по меньшей мере один компонент (А), по меньшей мере одно вещество из группы (С) и по меньшей мере одно вещество из группы (Е), где компоненты (F) и (G) можно добавлять в смесь в ходе любой фазы процесса смешения, и перед выходом горячего расплава из последней стадии смешения, предпочтительно из последней стадии экструзии, избыточную влагу смеси удаляют воздушной или вакуумной дегазацией, и полученную смесь в форме горячего расплава:

(i) охлаждают жидкостью или газом, предпочтительно водой или воздухом, и гранулируют,

(ii) или направляют в головку экструдера для получения конечных или промежуточных продуктов, предпочтительно с использованием технологий на основе экструзии, и предпочтительно для получения пленок, полученных методом полива, раздува или ориентации в двух направлениях, экструзионных профилей и других продуктов или промежуточных продуктов, основанных на экструзии.

14. Способ получения биоразлагаемой полимерной смеси по п. 13, отличающийся тем, что указанный способ представляет собой многостадийный способ получения, и горячий расплав смеси, содержащий по меньшей мере один компонент (А) и по меньшей мере один компонент (В) и не содержащий компонент (D), без удаления избыточной воды на выходе из данной стадии смешения, охлаждают жидкостью или газом и гранулируют, и полученные гранулы поступают на следующую стадию смешения, где также полимер из группы (D) добавляют в смесь вместе с гранулами, или полимер из группы (D) добавляют в смесь не позднее последней, но одной фазы смешения в ходе данной стадии смешения, и избыточную влагу удаляют атмосферной или вакуумной дегазацией перед завершением последней стадии смешения, перед выходом из устройства смешения, и полученную смесь в форме горячего расплава затем:

(i) охлаждают жидкостью или газом, предпочтительно водой или воздухом, и гранулируют,

(ii) или направляют в головку экструдера для получения конечных или промежуточных продуктов, предпочтительно с использованием технологий на основе экструзии, и предпочтительно для получения пленок, полученных методом полива, раздува или ориентации в двух направлениях, экструзионных профилей и других продуктов или промежуточных продуктов, основанных на экструзии.

15. Способ получения биоразлагаемой полимерной смеси по п. 14, отличающийся тем, что получение осуществляют в устройстве для смешения, предпочтительно в экструдере, и предпочтительно в две стадии смешения, где они предпочтительно являются двумя стадиями экструзии, и горячий расплав смеси охлаждают, предпочтительно водой или воздухом.