PL237219B1 - Modyfikowany biopolietylen oraz sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu - Google Patents

Modyfikowany biopolietylen oraz sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu Download PDF

Info

Publication number
PL237219B1
PL237219B1 PL428309A PL42830918A PL237219B1 PL 237219 B1 PL237219 B1 PL 237219B1 PL 428309 A PL428309 A PL 428309A PL 42830918 A PL42830918 A PL 42830918A PL 237219 B1 PL237219 B1 PL 237219B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
biopolyethylene
modified
ionic liquid
phosphonium
temperature
Prior art date
Application number
PL428309A
Other languages
English (en)
Other versions
PL428309A1 (pl
Inventor
Ewa Rudnik
Magdalena Węgrzyn
Original Assignee
Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej filed Critical Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej
Priority to PL428309A priority Critical patent/PL237219B1/pl
Publication of PL428309A1 publication Critical patent/PL428309A1/pl
Publication of PL237219B1 publication Critical patent/PL237219B1/pl

Links

Landscapes

  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest modyfikowany biopolietylen, który zawiera od 95,0 do 99,5% masowych biopolietylenu oraz od 5 do 0,5% masowych fosfoniowej cieczy jonowej, w postaci czwartorzędowej soli fosfoniowej z kationem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym i anionem bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianowym. Zastosowanie do modyfikacji biopolietylenu wytypowanej cieczy jonowej poprawia jego właściwości mechaniczne oraz przyczynia się do ograniczenia palności tego polimeru. Zgłoszeniem jest również sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest modyfikowany biopolietylen oraz sposób jego otrzymywania.
Polietylen jest obecny w wielu produktach codziennego użytku, między innymi w różnego rodzaju opakowaniach. Jest standardowo wytwarzany z surowców kopalnych, takich jak ropa naftowa i gaz ziemny. Biopolietylen, będąc w 100% wykonany z surowców odnawialnych, to doskonała alternatywa dla polietylenu. Stosowanie polietylenu wyprodukowanego ze źródeł odnawialnych przyczynia się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.
Biopolietylen jest tworzywem uzyskiwanym z surowców odnawialnych pochodzenia roślinnego, np. z trzciny cukrowej. Jego produkcja oparta jest na technologii fermentacyjnej konwersji biomasy (np. trzciny cukrowej) w etanol. Ten jest następnie destylowany i poddawany dehydratacji w celu otrzymania etylenu, z którego w procesie polimeryzacji powstaje biopolietylen. Jest on szeroko stosowany do wyrobu sztywnych (polietylen o dużej gęstości, HDPE) i elastycznych (polietylen o niskiej gęstości, LDPE) opakowań w sektorze dóbr konsumpcyjnych.
Znane jest stosowanie różnego rodzaju napełniaczy do polimerów, w tym do polietylenu, żywic epoksydowych, poliamidu, polistyrenu, polipropylenu, których dodatek już w niewielkich ilościach powoduje istotną poprawę właściwości mechanicznych tych polimerów.
Przykładowo z opisu patentowego PL 212 501 znane są kompozyty polietylenu i polipropylenu, których właściwości mechaniczne modyfikowano przez dodatek nanonapełniaczy proszkowych. Kompozyty według wynalazku zawierały kopolimer etylen/n-okten szczepiony metakrylanem glicydylu oraz sferyczną nanokrzemionkę, także sfunkcjonalizowaną, o wymiarach cząstek od 50 do 180 nm. Otrzymane nanokompozyty charakteryzowały się większym modułem sprężystości przy zginaniu i rozciąganiu, zwiększoną wytrzymałością na zginanie, podwyższoną udarnością i odpornością cieplną oraz większą wytrzymałością na rozciąganie.
W opisie patentowym PL 226 288 przedstawiono sposób otrzymywania polietylenu o podwyższonej wytrzymałości na rozciąganie, który polegał na wytłaczaniu polietylenu z napełniaczem w postaci modyfikowanego węglem i azotem ditlenku tytanu.
Cieczami jonowymi (ang. ionic liquids, ILs) nazywane są związki chemiczne o budowie jonowej, które charakteryzują się temperaturą topnienia poniżej 100°C. Właściwość ta wynika najczęściej ze znacznej różnicy rozmiarów pomiędzy kationem organicznym o rozbudowanej, asymetrycznej strukturze i niewielkim anionem nieorganicznym (rzadziej organicznym). Główny obszar zastosowania cieczy jonowych to elektrochemia (elektrolity w bateriach litowo-jonowych, ogniwach słonecznych i paliwowych, kondensatorach i superkondensatorach, czujniki elektrochemiczne) oraz w chemii organicznej jako katalizatory i środowisko wielu przemysłowo prowadzonych reakcji chemicznych.
Biopolietylen według wynalazku poddaje się modyfikacji cieczą jonową, w której zarówno kation jak i anion zawierają atom fosforu. Zastosowanie do modyfikacji biopolietylenu wytypowanej cieczy jonowej poprawia niektóre jego właściwości mechaniczne oraz przyczynia się do ograniczenia palności tego polimeru. Zgodnie z wynalazkiem modyfikacji może być poddawany zarówno biopolietylen dużej gęstości (HDPE), jak również biopolietylen małej gęstości (LDPE).
Modyfikowany biopolietylen, według wynalazku, zawiera od 95,0 do 99,5% masowych biopolietylenu oraz od 5 do 0,5% masowych fosfoniowej cieczy jonowej, w postaci czwartorzędowej soli fosfoniowej z kationem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym i anionem bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianowym, o określonej poniżej strukturze:
Przedmiotem wynalazku jest również sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu, który według wynalazku polega na tym, że do biopolietylenu w ilości od 95,0 do 99,5% masowych dodaje
PL 237 219 Β1 się fosfoniową ciecz jonową, w postaci czwartorzędowej soli fosfoniowej z kationem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym i anionem bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianowym, w ilości od 5 do 0,5% masowych, miesza się i wytłacza.
Korzystnie biopolietylen z dodatkiem cieczy jonowej wytłacza się w temperaturze 180-225°C.
Podczas wytłaczania utrzymuje się stałą temperaturę głowicy wytłaczarki (200°C) oraz temperaturę kolejnych stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki (180-225°C). Wytłaczanie standardowo prowadzi się w wytłaczarce dwuślimakowej, przy stałej szybkości obrotowej ślimaków 80 min1, co pozwala otrzymać kompozycje o wysokim stopniu homogeniczności.
Zmodyfikowany sposobem według wynalazku biopolietylen po procesie wytłaczania schładza się, granuluje, a następnie suszy.
Kompozycje otrzymane sposobem według wynalazku mogą być stosowane do wytwarzania różnego rodzaju pojemników, zbiorników na śmieci, kompostowników, skrzynek na butelki, beczek, opakowań.
Przedmiot zgłoszenia ilustrują podane niżej przykłady, nieograniczające zakresu wnioskowanej ochrony.
Przykład I
99,5% mas. biopolietylenu dużej gęstości (SGF 4960, firmy Braskem, gęstość: 0,962 g/cm3, wytwarzany z surowca odnawialnego: etanolu z trzciny cukrowej) zmieszano w mieszalniku z mieszadłem wstęgowym z 0,5% mas. cieczy jonowej: bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym, C48H102O2P2, (CYPHOS IL 104). Następnie dozowano mieszankę biopolietylenu wraz z cieczą jonową do leja zasypowego współbieżnej dwuślimakowej wytłaczarki ZE-25-33D. Podczas wytłaczania utrzymywano stałą temperaturę głowicy wytłaczarki (200°C) oraz temperaturę stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki (180-225°C), przy stałej szybkości obrotowej ślimaków 80 min1 (*). Po przejściu przez kąpiel wodną, materiał zgranulowano, a następnie suszono w temperaturze 80°C w ciągu 6 h. Próbki kompozytowe do badań indeksu tlenowego oraz do oceny właściwości mechanicznych otrzymano metodą wtryskiwania przy użyciu wtryskarki Arburg 420 M typu Allrounder 1000-250. Proces ten przeprowadzono w temperaturze 200-220°C, temperatura formy wtryskowej wynosiła 35°C (**).
Przykład II
99% mas. biopolietylenu dużej gęstości (SGF 4960, Braskem) zmieszano w mieszalniku z mieszadłem wstęgowym z 1% mas. cieczy jonowej: bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym, C48H102O2P2 (CYPHOS IL 104) i dozowano do leja zasypowego współbieżnej dwuślimakowej wytłaczarki ZE-25-33D. Proces wytłaczania prowadzono w takich samych warunkach jak opisano w przykładzie 1. Po ochłodzeniu mieszanki zgranulowano ją i suszono w temperaturze 80°C w ciągu 6 h. Kształtki do oceny właściwości mechanicznych oraz indeksu tlenowego otrzymano metodą wtrysku przy użyciu wtryskarki Arburg 420 M typu Allrounder 1000-250. Proces wtrysku prowadzono w takich samych warunkach jak w przykładzie I.
Przykład III
95% mas. biopolietylenu dużej gęstości (SGF 4960, Braskem) zmieszano w mieszalniku z mieszadłem wstęgowym z 5% mas. cieczy jonowej: bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym, C48H102O2P2 (CYPHOS IL 104) i dozowano do leja zasypowego współbieżnej dwuślimakowej wytłaczarki ZE-25-33D. Proces wytłaczania prowadzono w takich samych warunkach jak opisano w przykładzie I. Po ochłodzeniu mieszanki zgranulowano ją i suszono w temperaturze 80°C w ciągu 6 h. Kształtki do oceny właściwości mechanicznych oraz indeksu tlenowego otrzymano metodą wtrysku przy użyciu wtryskarki Arburg 420 M typu Allrounder 1000-250. Proces wtrysku prowadzono w takich samych warunkach jak w przykładzie 1.
Tabela 1. Właściwości kompozycji na osnowie biopolietylenu.
Przykład Zawartość napełniacza, % mas. Wytrzymałość na rozciąganie, MPa Granica plastyczności, % Moduł sprężystości, MPa Wskaźnik tlenowy, %
biopolietylen 0 23,9 23,3 244 20,45
I 0,5 24,6 24,12 425 20,57
II I 23,9 23,4 430 20,80
III 5 21,2 21,2 460 21,23
Właściwości otrzymanych kompozytów wskazują, że dodatek cieczy jonowej zbudowanej z kationu triheksylo(tetradecylo)fosfoniowego i anionu bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianowego, w ilości od
PL 237 219 Β1
0,5 do 5% mas., do osnowy biopolietylenu znacznie poprawia właściwości mechaniczne polimeru przy jednoczesnym zmniejszeniu palności, w porównaniu do czystego biopolietylenu, o czym świadczą większe wartości modułu sprężystości przy rozciąganiu i wyższe wartości wskaźnika tlenowego (poprawa modułu sprężystości o ponad 70-88%; wzrost wartości wskaźnika tlenowego w porównaniu z biopolietylenem niemodyfikowanym o ok. 4%).
( ) Parametry procesu wytłaczania mieszaniny bio-PEHD z cieczą jonową:
Temperatura stref grzejnych wytłaczarki [°C] Ciśnienie [bar] Obroty [min1] Wydajność [kg/h]
I II III IV V VI VII VIII IX X*
25 180 187 197 200 205 210 210 200 225 27/28 80 3,5
*IX strefa - głowica; X strefa - temperatura uplastycznionego tworzywa w masie ( ) Temperatura wtryskiwania mieszaniny bio-PEHD z ciecząjonową:
Temperatura formy [°C] 35
Temperatura stref grzejnych [°C] I 200
II 210
III 220
IV 220
V 215
Przepływ [cm2 3] 18
Ciśnienie wtrysku [bar] 1200
Zastrzeżenia patentowe

Claims (3)

1. Modyfikowany biopolietylen, znamienny tym, że zawiera od 95,0 do 99,5% masowych biopolietylenu oraz od 5 do 0,5% masowych fosfoniowej cieczy jonowej, w postaci czwartorzędowej soli fosfoniowej z kationem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym i anionem bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianowym, o określonej poniżej strukturze:
2. Sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu, znamienny tym, że do biopolietylenu w ilości od 95,0 do 99,5% masowych dodaje się fosfoniową ciecz jonową, w postaci czwartorzędowej soli fosfoniowej z kationem triheksylo(tetradecylo)fosfoniowym i anionem bis(2,4,4-trimetylopentylo)fosfinianowym, w ilości od 5 do 0,5% masowych, miesza się i wytłacza.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że biopolietylen z dodatkiem cieczy jonowej wytłacza się w temperaturze 180-225°C.
PL428309A 2018-12-21 2018-12-21 Modyfikowany biopolietylen oraz sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu PL237219B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428309A PL237219B1 (pl) 2018-12-21 2018-12-21 Modyfikowany biopolietylen oraz sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428309A PL237219B1 (pl) 2018-12-21 2018-12-21 Modyfikowany biopolietylen oraz sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL428309A1 PL428309A1 (pl) 2020-06-29
PL237219B1 true PL237219B1 (pl) 2021-03-22

Family

ID=71124840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL428309A PL237219B1 (pl) 2018-12-21 2018-12-21 Modyfikowany biopolietylen oraz sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL237219B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL428309A1 (pl) 2020-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102584627B1 (ko) 저영향 co2 배출 중합체 조성물 및 이를 제조하는 방법
Fornes et al. Structure and properties of nanocomposites based on nylon-11 and-12 compared with those based on nylon-6
Adamus et al. Thermoplastic starch with deep eutectic solvents and montmorillonite as a base for composite materials
JP5747358B2 (ja) クレイ強化ポリ乳酸−ポリオレフィンアロイ組成物の製造方法
BR112021001752A2 (pt) composições termoplásticas com dureza melhorada, seus artigos e métodos das mesmas
KR20130055167A (ko) 고밀도 폴리에틸렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품
García-Cruz et al. Extrusion parameters to produce a PLA-starch derived thermoplastic polymer
Yusof et al. Development of low density polyethylene/graphene nanoplatelets with enhanced thermal properties
CN105061852B (zh) 高氧阻隔聚乙烯尼龙6纳米复合材料及其制备方法
PL237219B1 (pl) Modyfikowany biopolietylen oraz sposób otrzymywania modyfikowanego biopolietylenu
Zuraida et al. The study of biodegradable thermoplastics sago starch
JP6892572B2 (ja) 炭素繊維強化・改質ポリエステル樹脂の射出発泡成形体の製造方法
Lestari et al. The Role of Methylene Diphenyl Diisocyanate in the Melt Blending of Poly (Butylene Adipate‐co‐Terephthalate) and Thermoplastic Starch
Angın et al. Studies on thermal and morphological properties of polyurethane foam filled polypropylene/poly (lactic acid) blends
EP3380545A1 (en) Plant based material for injection molding
Tajeddin et al. Thermal properties of high density polyethylene-kenaf cellulose composites
Hongsriphan et al. Mechanical enhancement of biodegradable poly (butylene succinate) by biobased polyamide11
EP3995534B1 (en) Polymer resin and uses thereof
Awad Swelling, thermal and mechanical characterizations of high-density polyethylene/recycled biochar composites
Coskunses et al. Preparation and characterization of low density polyethylene/ethylene methyl acrylate glycidyl methacrylate/organoclay nanocomposites
Al-Salloum Use of Pyrolyzed Soybean Hulls as Filler in Polyamide-6
Manepalli Use of thermoplastic starch in poly (lactic acid)/poly (butylene adipate-co-terephthalate) based nanocomposites for bio-based food packaging
Saleh Correlation between Parameters of Extrusion Technique and Both of Optical and Physical Characteristics of Reinforced Polypropylene Composites
IES20080278A2 (en) A process for producing a performance enhanced single-layer blow-moulded container
Patti et al. Rotational Rheology of Wood Flour Composites Based on Recycled Polyethylene. Polymers 2021, 13, 2226