Analysis of Physicochemical Properties of Highly Filled Polyethylene Film Materials with an Antioxidant Additive

Для создания потребительской упаковки для ряда молочных и пищевых продуктов, обладающих твердообразной текстурой, перспективно, технологически и экономически оправдано использование высоконаполненных упаковочных материалов. Перспективным направлением является дополнительное модифицирование таких пленок антиоксидантными добавками. Однако модификация упаковочных систем одновременно с приданием им дополнительных свойств также может привести к ухудшению показателей безопасности, что, в свою очередь, может приводить к образованию микропластика не только в окружающей среде при его утилизации, но и непосредственно в продуктах питания при хранении. Одними из показателей, характеризующих безопасность современной упаковки, являются прочностные, то есть физико-механические свойства. Целью настоящей работы является исследование влияния степени наполнения полиэтиленовой пленки на ее физико-механические свойства. В качестве минерального наполнителя использовали карбонат кальция, процент его внесения в полимерную основу составлял 20,0 и 40,0 %. В качестве антиоксидантной добавки – дигидрокверцетин, процент его внесения составил 0,5 и 1,0 %. Образцы пленки получали на лабораторном экструдере модели SJ-28. Введение минеральной и антиоксидантной добавок осуществляли с применением суперконцентрата на полимерной основе с использованием дополнительного перемешивания методом «пьяная бочка». Полученные результаты свидетельствуют о том, что полимерная основа (ПЭНД и ПЭВД) оказывает влияние на изменение «относительного удлинения при разрыве» (ε) модифицированных пленок. Способность термосваривания разработанных модифицированных образцов при повышении концентрации СаСО3 изменяется незначительно, что свидетельствует о высокой способности материала формировать сварные швы. В целом показано, что комплексное наполнение полиэтиленовых пленок минеральной и органической добавками существенно не влияет на их физико-механические показатели, что свидетельствует о целостности структуры полученных упаковочных материалов и о минимизации рисков попадания микропластика в упакованные молочные продукты. To create consumer packaging for a number of dairy and food products with a solid texture, the use of highly filled packaging materials is promising, technologically and economically justified. A promising direction is additional modification of such films with antioxidant additives. However, modification of packaging systems, simultaneously with imparting additional properties to them, can also lead to deterioration of safety indicators, which in turn can lead to the formation of microplastics not only in the environment during its disposal, but also directly in food products during storage. Some of the indicators characterizing the safety of modern packaging are strength, i.e. physical and mechanical properties. The aim of this work is to study the effect of the degree of filling of polyethylene film on its physical and mechanical properties. Calcium carbonate was used as a mineral filler, the percentage of its introduction into the polymer base was 20.0 and 40.0 %. Dihydroquercetin was used as an antioxidant additive, the percentage of its introduction was 0.5 and 1.0 %. Film samples were obtained on a laboratory extruder model SJ-28. The introduction of mineral and antioxidant additives was carried out using a polymer-based superconcentrate using additional mixing by the «drunk barrel» method. The results obtained indicate that the polymer base (HDPE and LDPE) affects the change in the «elongation at break» (ε) of the modified films. The thermal sealing ability of the developed modified samples does not change significantly with increasing CaCO3 concentration, which indicates the high ability of the material to form welds. In general, it is shown that the complex filling of polyethylene films with mineral and organic additives does not significantly affect their physical and mechanical properties, which indicates the integrity of the structure of the obtained packaging materials and minimizes the risks of microplastics entering packaged dairy products.