全淀粉热塑性塑料的研制

本文由木有人叫这个名贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。维普资讯全淀粉热塑性塑料的研制邱威翅喻继文陈云(江西科学院应用化学研究所,南昌302)309c,.邱贤华(江西科学院生物资源研究所,南昌302)309为解决塑科污染环境的阿题.以淀粉为原料.添加极步量可降解的增塑荆等助荆,研翩了全淀粉热塑性塑科.淀粉经过增塑后,具备了热塑性加工的可能性.全淀粉塑料几乎可用所有的塑料加工方{击进行加工.玉米含量为9的热塑性O淀粉塑料薄膜.性能基本能达到同类应用传统塑科的性能标准.不同淀粉品种及不同含水量的产品性能有所不同.全淀粉塑料在加工时必须含有一定量的水份,含水量以8～1为宜但产品囡吸水叉会导致物理性能变差全淀粉塑料5降解性能非常好,通过控制配方,可达到三十月,半年及一年的不同降解速率.关词全魁转性生量键:里塑望竺蕉全淀粉塑料是几乎全部以淀粉为原料制成的塑料,加极少量的增塑剂等助剂也是可降解的,添因此这类塑料在使用后能完全生物降解不产生污染.目前意大利Fri公司,国Warae公司和日本住erzz美me—mbrl乖,\膜,动速度3mi.流m/n12测试及表缸.对全淀粉塑料粒进行DC示差扫描热分析和热S失重分析,为加工成型提供参数;其薄膜和薄片在电对子万能试验机上测试其力学性能,测试方法按GB友商事公司宣称已研究成功并有少量制品试用.淀粉与水调匀烘干也会成膜,但这样的膜是很脆1400标准{品在全国四个不同的地区进行了一年的产的,只能供食用,要使它具有韧性就必须使淀粉具有热塑性,这就需要淀粉分子结构变异,使其无序化.我们采用了四种不同的方法使其具有热塑性,以此为原并料研制了全淀粉热塑性塑料.降解试验及对当地土壤分析;对天然淀粉和已挤出塑化的淀粉进行了扫描电镜表征,初步了解了其结柯的差异.2结果和讨论21热塑性的形成.DC示差扫描热分析结果表明,然淀粉与已增S天塑的淀粉其热性能有很大的不同,然淀粉为多羟基天化合物,其邻近分子间往往以氢键相互作用,形成微晶结构的完整颗粒.从我们测试的DC谱图看来,S各种天然淀粉均出现一个很宽的位于100℃附近的吸热峰(图1,见)这是因为淀粉团粒内的平衡水分在温度继续升高时会失去而致分解,因此夭然淀粉不具有热塑性,无法在塑料机械中进行加工,要使其具有热塑性就必须使其分子结构无序化.我们使其增塑后,106间出现了明显在4～10C之1试验部分11制备.111设备..t/单螺杆挤出机S-2Ax5双螺杆挤出机sJJ02;H一5A;辊简炼塑机S0双K一10;瓷反应锅夹层,61搪5IO直筒冷凝器双筒式,l流延机带宽12OL;高m;.m.112制备步骤..()淀粉(米,薯,米,铃薯,1将玉红大马芭蕉芋及_,野生植物等)按不同配方与水,纤维素,塑剂(增多元醇类)及抗氧剂等助剂高速混合,时间为5i,arn然后在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机塑化挤出,温度控制在107~C内,转速为5~8rmi,出后冷却粉碎造粒,00/n挤然后进行吹塑,注塑,压注,压片和吸塑等加工.的熔融吸热峰,明淀粉分子间的氢键作用被削弱破说()2也可将上述配方原料加入8倍的水,注入反应锅内,9℃时共混,在0然后通过流延机流延并干燥成坏,分子链的扩散能力提高,材料的玻璃化转变温度降低,以在分解前实现了微晶的熔融,所由双螺旋梅象转变为无规线团构象从而使淀粉具备了热塑性加工,D国家自然科学基金资助项目2本文执笔人)作者简介,邱威扬,15年毕业于北京大学化学系,男,98研究员,现任江西科学院学术委员会副主任.国内晟早研究成功淀粉塑料(9718年鉴定)并已生产.发表论文8篇,92年获国务院政府特殊津贴.219维普资讯期塑料工业的可能性.塑压延可以压成薄片,不过其韧性较差,在真空吸塑时废品率很高.23性能剥试.经多次测试,同淀粉品种及不同含水量其产品不性能不同.以玉米淀粉含量为9的热塑性淀粉塑料O薄膜而言,国家标准测试,按基本能达到同类应用传统塑料的性能标准(见表1)表1热塑性淀粉塑料物理性能TabIMehnclrprisohrpattrhcaiaoetfemolsisacpetcpatslsic性能数据薄膜密虚/g薄膜厚度/mar光泽度,拉伸强度/aMP11.504.8071～0断裂.陴长率,撕裂强度/·n1Nme一1068～Z03324吸水性.淀粉的吸水性较强,而导致其制品耐水性差,因这是淀粉塑料产品应用中的一个难题,为含水量增大,因其力学性能大为降低.但全淀粉塑料的加工在这一点上与传统塑料绝然不同.由于全淀粉塑料在加工中需要增塑剂,而水份就z℃/能起到增塑作用,因此其在加工时必须含有一定量的水份,们研究了在不同温度下,我不同的相对湿度其吸附的水份,这对拟定成型加工方案和研究其生物降解过程均有帮助(图3.见)图2天然淀粉与热塑性淀粉DC曲线对比SFi2CmprofDSuvsoauagoainoCcrefntrlsadtemo|slsacenhrpatctrhs全淀粉塑料在挤出加工时.其熔体为宾汉流体,在低剪切速率下,来看到牛顿平坦区,而是表现出快速上升,熔体仅在施加高于屈服应力的剪切力时才开始流动.类材料的加工行为类似于合成聚合物,该从流变学看,它们能通过所有传统塑料机械进行加工,当然其各项参数需摸索修正.另一方面,以淀粉为基础的聚合物,在较高温度下急剧降解,此加工温度范围小,须采用短停留时因必间,一般说来,10在7℃下安全停留时间仅为4mi.~8n相对噩厦.t图32℃下热塑性淀粉的平衡吸水量5Fiulruwaebopinohrpatg3Eqibimtrasrtoftemols[icsactZ℃trhs5几乎所有的塑料加工方法均可应用,如挤出吹膜,注塑,多层挤出塑压延,延,空吸塑和挤塑/挤流真发泡等.出吹塑在淀粉塑料加工中应用得较好,挤只是由试验表明,工时其含水量以8～1为宜,加A05在挤塑过程中所取得大量数据说明,工伊始就失水对加产品的物理性能非常有害,因此加工温度的上升速率与水份含量有密切关系.虽然全淀粉塑料在加工成型时不能缺少水份,其于淀粉颗粒本身结构,无法生产厚度小于00r的.2ma超薄膜;吹塑成型的瓶类产品耐压度不高,碎裂;易用注塑制成的硬制品历时一年其尺寸稳定性良好;在多层挤出加工中,淀粉塑料膜作为多层结构中的阻氧全层很容易与其他材料复合}用挤塑/发泡加工方法很容易翩疏松填料,成本较低,用于包装运输件和保温其可产品却因易吸水而导致物理性能变差(如图4,)这在南方应用特别重要,一旦相对湿度超过6,o则产品明显吸收水份.材料,其发泡后的比重与聚苯乙烯发泡材料近似;用挤维普资讯塑料工业物降解速率可高于或低于纸张的生物降解速率,即能达到高于纸类生物降解程度.生降速兰曼鑫曼塑l物解率搓亘亘~0OA~..,甜期世彝州图4热塑性淀粉物理性能受相对湿度的影响Fg4Efcfr|dvudtnmehnc1iftoeaehmiiocaiaey.poeteftemolsisacrprisohrpattrhc25生物降解性.全淀粉塑料降解性能非常好,们在不同区域分我哥半荤臻布了四个试验点,初次试验的产品在土壤上露天放置,两个月就全部降解了.为了使其能实用,们还采取了我措施使其降解速度减慢,过控制配方,已可傲到三通现时间/d图5热塑性淀粉与新闻纸降解速率比较Fimprsn0erdtoaeog5Coaiofdgaainrtftemolsisactepnhrpattrhwinwsrtchi个月,半年及一年的不同降解速率.全淀粉塑料中也有两类组份,一是淀粉含量在9%左右,5其生物降解机理是通过细胞外酶进行水解,二是添加的一些助荆是在较低速率下通过吸收在塑料表面的微生物进行生物降解.当然,淀粉塑料的整体全生物降解取决于不同品种的淀粉及不同类型的添加剂及它们的组成.我们将全淀粉塑料制品与纸类制品进行了生物降解速率对比(如图5,)试验证明,全淀粉塑料制品的生a一热塑性淀粉b一新蚵纸参考文献AnnpeWekRp.963(84:o.JnChmee19.719)3松本喜代.合成树脂(,95()4日)19,8:2支绍荣.可降解塑料通讯,954319,:3ShotrJHoebgtM.tr/trh19,47l4cree,bleeSakSac,24()28s9CoonMecePhtcesr,952():62lnaP,rlrC.oohmity18,4817益小苏,石小英.料研究学报,95936材19,()23(文于19一O一O收到)本9824DeeomelsacemolsisvlpntofAl—trhThrpatcQiiagYuJweCenuWeyninhnYu(ntueopidChmityJagiaefSineIsitfAplesr,inxdmyocec)teAcQiahauXinu(ntttfooiasucsJagiaefcec)IsieolgcluBiReore,inxdmyoineAcSAbtatsrcsTosletepltnoninn,lsachrpatswaeeoettrhaamaei1ovholifvrmetaltrhtemolsisdvlpdwihsacsrwtrauoeo—cadaltmonfdgaallsiiradiv.nilateutoerdbepatzsadteThtrhhdtemolsiresaitceiesacahrpatpoesblvwhnciepatczdAlsaclsiolepoesdbasolpatspoesntosWhnmazlsiie.ltrhpatscudbrcseymenfallsircsigmehd.—cceiesacotnntetemolsisaclsisfms9trhcnetihhrpatctrhpatiwa0cltepoetftefmaialaeu0hrpryohibsclcmPtlytepoeteeftadtnlpatsfmsohayeThrpryohtrhpatcshrprylvlornioalsiiftesmetp.iclepoetftesaclsiswadfeetfoectecodnOdfeetsacyeadwaeotnFohrcsigo1sacirnrmahohracrigtirntrhtpntrcnetffrtepoesnfa1trh一.patc,tepatshudaeaetiwaeotn:～1lsishlsisolhvcranctrcnet85bigprpmtThemehnc1enaporecaia..poetsohrutdcesdonotewaebopinohtrhpatsTherdaiiyorpriftepoceraewigthtrasrtoftesaclsiedcedgablftaltrhpatswaeygo,nherdtnrtswole36ad1nhymenfcnr1nlsaclsisvrodadtedgaaiaeudbn2motsbas0oto1g—coi,tefruahomi.KewrsAlsacatsThrolsiBilgclDerdtnyed:ltrhPlsi—cempatcooiagaaio1