全淀粉热塑性塑料的研制

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
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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 ~0 O A ~
. .,
甜 期
世
彝 州
图 4 热塑性淀 粉物理 性能受相对湿度的影响
性
能
数
据
薄膜密虚/ g 薄膜厚度/ m a r
光泽度, 拉伸 强 度/ a MP
11 .5 04 .
8 0 7 1 ～ 0
断裂 . 陴长率 ,
撕裂强度/ · n 1 N me一
10 6 8 ～Z 0
_ ,
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 5 i, a rn 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 10 7~ C内, 转速 为 5 ~8 rmi, 出后冷 却粉碎 造粒 , 0 0/ 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 ,
我们使其增 塑后 , 1 0 6 间出现 了 明显 在 4 ～1 0 C之
1 试 验 部 分
1 1 制 备 . 1 1 1 设 备 ..
t /
单螺 杆挤 出机 S -2 Ax 5 双螺杆挤 出机 s J J 0 2; H 一 5 A; 辊 简 炼 塑 机 S 0 双 K一 1 0 ; 瓷 反 应 锅 夹 层 , 61 搪 5 IO 直筒冷凝 器 双筒 式 , l 流 延机 带宽 1 2 O L; 高 m; .m. 1 1 2 制备步骤 .. ( ) 淀粉 ( 米 , 薯 , 米 , 铃薯 , 1将 玉 红 大 马 芭蕉 芋 及
间, 一般 说来 , 1 0 在 7 ℃下安全停 留时间 仅为 4 mi. ~8 n
相 对 噩厦 . t
图 3 2 ℃下热塑性淀粉的平衡吸水量 5
Fi u l r u wa e b o p i n o h r p a t g 3Eq i b i m t r a s r to ft e mo ls [ i c s a c tZ ℃ trhs 5
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2 6卷第 4 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 . 2 3 性能剥试 . 经 多次测 试 , 同淀 粉品 种 及不 同含 水量其 产 品 不
乖 ,
\
膜 , 动速 度 3 mi . 流 m/ n
12 测试 及表 缸 .
对全淀 粉塑 料粒 进 行 D C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
Fi 2 C mp r o fDS u v so a u a g o a i n o C c r e fn t r l s a d t e mo |s l s a c e n h r p a tc t r h s
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
邱威翅 喻 继文 陈 云
( 江西科学院应用化学研究所, 南昌 30 2 ) 30 9
c ,.
邱 贤华
( 江西科学院生物资源研究所 , 南昌 30 2) 30 9
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
3 3
2 4 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
于淀粉颗粒本身结构, 无法生产厚度小于 00r 的 .2 m a
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
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 D C曲线对 比 S
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1 9 拄 98
全淀粉热塑 性塑料 的研制
21 热 塑性的形成 . D C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 D C谱 图看 来 , S 各 种天然 淀粉均 出现一个很 宽的位 于 10 0 ℃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 .
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
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.
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 A 0 5 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
F g 4 Ef c fr |dv u d t n me h nc 1 i f to ea e h mi i o c a ia e y . p o e te ft e mo ls i s a c r p r iso h r p a t t r h c
2 5 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
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
14 00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
关 词全 魁 转 性 生 量 键 : 里 塑 望竺 蕉