Патент на изобретение №2318844

(54) КОМПОЗИЦИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВАЯ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ С БАКТЕРИЦИДНЫМИ СВОЙСТВАМИ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к составам полиэтиленовых композиций с бактерицидными свойствами, предназначенных для производства различных изделий методом литья и экструзии, и может быть использовано для получения нетоксичных упаковочных материалов для пищевых продуктов и медицинских инструментов, для изготовления литьевого оборудования медицинского и санитарного назначения, игрушек, мебели, посуды, для получения волокон и текстильных изделий. Композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами включает полиэтилен высокого давления в количестве 71,00-99,04 мас.% и бактерицидную добавку. В качестве бактерицидной добавки она содержит 0,10-5,00 мас.% фосфата серебра или роданида серебра, или стеарата серебра. Дополнительно композиция содержит амид олеиновой кислоты марки «Finawax О» в количестве 0,06-1,00 мас.%, карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA» в количестве 0,20-2,00 мас.%, сополимер этилена с винилацетатом в количестве 0,50-20,00 мас.% и двуокись кремния в количестве 0,10-1,00 мас.%. Технический результат состоит в том, что композиции полиэтиленовые обладают высокими бактерицидными свойствами, что расширяет их функциональные качества и позволяет широко использовать в различных отраслях промышленности. 3 н.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, а именно к составам полиэтиленовых композиций с бактерицидными свойствами, предназначенных для производства различных изделий методом литья и экструзии, и может быть использовано для получения нетоксичных упаковочных материалов для пищевых продуктов и медицинских инструментов, для изготовления литьевого оборудования медицинского и санитарного назначения, игрушек, мебели, посуды, для получения волокон и текстильных изделий.

Известна композиция на основе полиолефинов, способ получения и применение. Композиция содержит функционализированный полиэтилен и стабилизаторы, смешиваемые в расплавленном состоянии в шнековом экструдере, RU №2235742 С2, C08L 23/26, C08L 51/00, 2004.09.10.

Известна полимерная композиция и способ изготовления полимерного изделия. Композиция содержит полиэтилен или сополимер этилена с винилацетатом, гранулированный комплексный модификатор (смесь первичного полиэтилена с органосиланом и др.), смешиваемые при температуре не ниже 180°С в экструдере, RU №2203913 C1, C08L 23/04, C08L 23/06, 2003.05.10.

Известен полимерный пленочный материал и способ получения пленки. Материал содержит полиэтилен высокого давления или сополимер этилена с винилацетатом и бензон. Его используют для получения пленки экструзией из расплава под давлением, RU №2067987 C1, C08L 23/04, C08J 5/18, 1996.10.20.

Известна композиция на основе полиэтилена с амидом насыщенной жирной кислоты, позволяющим получить изделие с улучшенными органолептическими показателями, RU №2267504 С2, C08L 23/04, С08К 5/20, 2006.01.10.

Известные полимерные композиции не обладают бактерицидными свойствами.

Известен состав с биоцидными свойствами, включающий в качестве биоцидной добавки серебросодержащее органическое соединение, RU №2215010 C1, C09D 5/14, 2003.10.27.

Известно средство, обладающее антимикробной активностью, представляющее собой водорастворимое соединение серебра, оказывающее антимикробное действие в отношении патогенных микробов Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphyllococcus aureus. Bacillus subtilis, Candida albigans, RU №2278669 C1, A61K 31/717, A61K 36/15, A61K 31/04, 2006.06.27.

Известные средство и состав имеют функциональные ограничения, технологические характеристики их индивидуальны.

Известна пластмасса, обладающая бактерицидными свойствами, содержащая полиэтилен высокого давления и бактерицидную добавку, RU №2232173 С2, C08L 23/06, С08L 27/06, 2004.07.10.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

В качестве бактерицидной добавки в ближайшем аналоге использованы экстракты из растительного сырья, не способные придать полимерной композиции стойкие бактерицидные свойства и оказывать антимикробное действие в отношении патогенных микробов, что снижает функциональные качества полимерной композиции и возможности ее использования.

В основу настоящего изобретения положено решение технической задачи, позволяющее получить полимерные композиции с высокими бактерицидными свойствами, расширить функциональные качества и возможности использования.

Вариант 1.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами включает полиэтилен высокого давления и бактерицидную добавку.

Композиция дополнительно содержит амид олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимер этилена с винилацетатом и двуокись кремния, а в качестве бактерицидной добавки содержит фосфат серебра при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вариант 2

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами включает полиэтилен высокого давления и бактерицидную добавку.

Композиция дополнительно содержит амид олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимер этилена с винилацетатом и двуокись кремния, а в качестве бактерицидной добавки содержит роданид серебра при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вариант 3

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами включает полиэтилен высокого давления и бактерицидную добавку.

Композиция дополнительно содержит амид олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимер этилена с винилацетатом и двуокись кремния, а в качестве бактерицидной добавки содержит стеарат серебра при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков изобретения /в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы/ достигаются важные новые свойства объекта:

– оптимальное соотношение ингредиентов расширяет функциональные качества полимерного материала;

– наличие в составах композиций бактерицидных добавок (фосфат серебра – вариант 1, роданид серебра – вариант 2, стеарат серебра – вариант 3) повышает антимикробные свойства;

– бактерицидная активность позволяет получать полимерный материал, широко используемый в различных отраслях промышленности.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, в связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Способ осуществляют следующим образом.

Используют следующие ингредиенты:

Полиэтилен высокого давления ГОСТ 16338-85, марка «ПЭВД10803-020», плотность 0,9185±0,0015 г/см³, ПТР 2,0 г/10 мин (Россия, Казаньоргсинтез, «ПЭВД10803-020») или полиэтилен низкого давления ГОСТ 16338-85.

Амид олеиновой кислоты (олеамид) марки «Finawax О», СН₃-(CH₂)₇-CH=СН-(СН₂)₇-CO-NH₂, молекулярная формула С₁₇Н₃₃ CONH₂, молекулярный вес 283, температура плавления 73°С, йодное число 80-95, влажность 0,25% макс., содержание основного вещества 98%, содержание жирных кислот 0,2%, бесцветные шарики не растворимы в воде (Индия, «FineOrganics»).

Карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA», средний размер частиц 2,3 мкм, белизна ISO 11475, 88,7%, маслоемкость 24 г/100 г (Турция, «Omyacarb 2XKA»).

Сополимер этилена с винилацетатом марки «Сэвилен 11808-340», плотность 0,95±0,005 г/см³, ПТР 28-40 г/10 мин, массовая доля винилацетата 26-30% (Россия, Казаньоргсинтез, «Сэвилен 11808-340»). Двуокись кремния (Корея), марка SS SIL 54, размер частиц 4,0 плюс минус 0,2, удельная поверхность м²/г 550 (+) (-) 40.

Бактерицидная добавка: фосфат серебра (Вариант 1), роданид серебра (Вариант 2), стеарат серебра (Вариант 3).

Композицию получают:

Вариант 1

Смешением на одношнековом или двухшнековом экструдере при температурах 150-200°С ингредиентов: полиэтилена высокого давления, амида олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбоната кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимера этилена с винилацетатом, двуокиси кремния и фосфата серебра.

На выходе из экструдера смесь охлаждают водой.

Вариант 2

Смешением на одношнековом или двухшнековом экструдере при температурах 150-200°С ингредиентов: полиэтилена высокого давления, амида олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбоната кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимера этилена с винилацетатом, двуокиси кремния и роданида серебра

На выходе из экструдера смесь охлаждают водой.

Вариант 3

Смешением на одношнековом или двухшнековом экструдере при температурах 150°-200°С ингредиентов: полиэтилена высокого давления, амида олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбоната кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимера этилена с винилацетатом, двуокиси кремния и стеарата серебра.

На выходе из экструдера смесь охлаждают водой.

Сущность изобретения подтверждают примеры.

ПРИМЕР 1

Получают фосфат серебра обменным путем из растворимых солей серебра. Фосфат серебра, в полученном соединении, имеет насыпную плотность – 1.25 г/см³ (Вариант 1).

Получают роданид серебра обменным путем из растворимых солей роданида. Роданид серебра, в полученном соединении, имеет насыпную плотность – 1.58 г/см³ (Вариант 2).

Получают стеарат серебра обменным путем из растворимых солей стеарата. Стеарат серебра, в полученном соединении, имеет насыпную плотность – 0.25 г/см³ (Вариант 3).

ПРИМЕР 2

Вариант 1

Получают полимерную композицию 1.

Берут 99,04 мас.% полиэтилена высокого давления, 0,06 мас.% амида олеиновой кислоты марки «Finawax О», 0,20 мас.% карбоната кальция марки «Omyacarb 2XKA», 0,50 мас.% сополимера этилена с винилацетатом, 0,10 мас.% двуокиси кремния и 0,10 мас.% фосфата серебра. Смешивают все ингредиенты на двухшнековом экструдере при температуре 150-200°С. На выходе из экструдера смесь охлаждают водой. Смесь гранулируется, при этом гранулы имеют размер 2-5 мм.

Аналогичным образом получают композиции 2, 3 и композицию контрольную.

Композиции 1, 2, 3, композиция контрольная (без двуокиси кремния и бактерицидной добавки) и композиция ближайшего аналога представлены в таблице 1.1.

Вариант 2

Получают полимерную композицию 1.

Берут 99,04 мас.% полиэтилена высокого давления, 0,06 мас.% амида олеиновой кислоты марки «Finawax О», 0,20 мас.% карбоната кальция марки «Omyacarb 2XKA», 0,50 мас.% сополимера этилена с винилацетатом,0,10 мас.% двуокиси кремния и 0,10 мас.% роданита серебра. Смешивают все ингредиенты на двухшнековом экструдере при температуре 150-200°С. На выходе из экструдера смесь охлаждают водой. Смесь гранулируется, при этом гранулы имеют размер 2-5 мм.

Аналогичным образом получают композиции 2, 3 и композицию контрольную.

Композиции 1, 2, 3, композиция контрольная (без двуокиси кремния и бактерицидной добавки) и композиция ближайшего аналога представлены в таблице 1.2.

Вариант 3

Получают полимерную композицию 1.

Берут 99,04 мас.% полиэтилена высокого давления, 0,06 мас.% амида олеиновой кислоты марки «Finawax О», 0,20 мас.% карбоната кальция марки «Omyacarb 2XKA», 0,50 мас.% сополимера этилена с винилацетатом, 0,10 мас.% двуокиси кремния и 0,10 мас.% стеарат серебра. Смешивают все ингредиенты на двухшнековом экструдере при температуре 150-200°С. На выходе из экструдера смесь охлаждают водой. Смесь гранулируется, при этом гранулы имеют размер 2-5 мм.

Аналогичным образом получают композиции 2, 3 и композицию контрольную.

Композиции 1, 2, 3, композиция контрольная (без двуокиси кремния и бактерицидной добавки) и композиция ближайшего аналога представлены в таблице 1.3.

На основании примера 2 и таблиц 1.1, 1.2. и 1.3. определяют оптимальные пределы ингредиентов, представленные в заявляемом техническом решении.

ПРИМЕР 3

Определяют бактерицидную активность заявляемой полимерной композиции.

Берут образцы 1 и 3 соответствующих вариантов 1, 2 и 3, образец контрольный и образец ближайшего аналога полимерных композиций, см. таблицы 1.1, 1.2. и 1.3.

Бактерицидную активность образцов определяют с использованием тест-культур бактерий Escheria coli, Bacillus substilis, Staphylococcus citreus.

Бактерии Staphylococcus citreus засевают газоном на поверхности СПА и размещают образцы плотно, прижимают их к засеянной бактериями поверхности агара. Чашки с образцами помещают в термостат и выращивают в течение 48 часов при температуре 28°С.

Аналогичным образом засевают бактерии Escheria coli, Bacillus substilis на поверхности СПА и размещают образцы.

Образцы 1 и 3 вариантов 1, 2 и 3 образуют зону подавления микроорганизмов 1-3 мм, что подтверждает их антимикробные свойства.

Данные представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что образцы 1 и 3 вариантов 1, 2 и 3 обладают наличием эффекта подавления роста микробов (+), образец контрольный частично имеет эффект подавления роста микробов, а у образца ближайшего аналога отсутствует эффект антимикробного действия (-).

Пример 3 и таблица 2 подтверждают бактерицидную активность заявляемой полимерной композиции.

ПРИМЕР 4

Определяют бактерицидную активность заявляемой полимерной композиции.

Берут образцы 1 и 3 соответствующих вариантов 1, 2 и 3, образец контрольный и образец ближайшего аналога полимерных композиций, см. таблицы 1.1, 1.2. и 1.3.

Бактерицидную активность образцов определяют с использованием тест-культур грамотрицательной бактерии Pseudomonas fluorescens и грамположительной бактерии Staphylococcus citreus.

Образцы исследуют в жидкой питательной среде. В качестве жидкой питательной среды берут сусло, разбавленное водой 1 к 3. Питательную среду разливают в колбы объемом 750 мл по 50 мл и стерилизуют при 0,5 атм 30 минут. Образцы 1 и 5 стерилизуют 15 минут отдельно от питательной среды.

Тест-культуры грамотрицательной бактерии Pseudomonas fluorescens и грамположительной бактерии Staphylococcus citreus засевают в колбы с питательной средой.

В колбы с тест-культурой грамотрицательной бактерии Pseudomonas fluorescens вносят прокипяченные образцы площадью 7,9 см ². В колбы с тест-культурой грамположительной бактерии Staphylococcus citreus вносят прокипяченные образцы площадью 8,8 см².

Культивирование проводят при температуре 28°С в течение 24 часов на качалке (220 об/мин). По окончании культивирования определяют оптическую плотность жидкости при длине волны 540 нм на приборе ФЭК 56М.

Данные представлены в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что образцы 1 и 3 вариантов 1, 2 и 3 обладают наличием эффекта подавления роста микробов (+), у образцов контрольного и ближайшего аналога отсутствует эффект антимикробного действия (-).

Пример 4 и таблица 3 подтверждают бактерицидную активность заявляемой полимерной композиции вариантов 1, 2 и 3.

Антимикробные свойства заявляемых композиций расширяют функциональные возможности композиций полиэтиленовых по вариантам 1, 2, 3 и позволяют использовать их в различных отраслях промышленности при получении материалов и изделий методом литья и экструзии.

Предложенные полимерные композиции могут быть использованы:

– для получения нетоксичных упаковочных материалов в пищевой промышленности;

– для получения нетоксичных материалов, инструментов в медицинской промышленности;

– для изготовления оборудования медицинского и санитарного назначения;

– для изготовления игрушек;

– для изготовления мебели;

– для изготовления посуды;

– для получения волокон и текстильных изделий.

Предложенные полимерные композиции по вариантам 1, 2, 3 содержат широко используемые ингредиенты при оптимальных их количествах, что подтверждает их соответствие критерию «промышленная применимость».

Предложенные полимерные композиции по вариантам 1, 2, и 3 обладают высокими бактерицидными свойствами, что расширяет их функциональные качества и позволяет широко использовать в различных отраслях промышленности.

Формула изобретения

1. Композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами, включающая полиэтилен высокого давления и бактерицидную добавку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит амид олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимер этилена с винилацетатом и двуокись кремния, а в качестве бактерицидной добавки содержит фосфат серебра при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2. Композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами, включающая полиэтилен высокого давления и бактерицидную добавку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит амид олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимер этилена с винилацетатом и двуокись кремния, а в качестве бактерицидной добавки содержит роданид серебра при следующем соотношении компонентов, мас.%:

3. Композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами, включающая полиэтилен высокого давления и бактерицидную добавку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит амид олеиновой кислоты марки «Finawax О», карбонат кальция марки «Omyacarb 2XKA», сополимер этилена с винилацетатом и двуокись кремния, а в качестве бактерицидной добавки содержит стеарат серебра при следующем соотношении компонентов, мас.%: