微细化淀粉在热塑性生物降解塑料中的应用研究

2019-01-06 16:42:20 83
本文转载自网络:  淀粉化学品微细化淀粉在热塑性生物降解塑料中的应用钻研吴俊,谢笔钩(华中农业大学食品科技系,湖北武汉430070)结果标明,微细化交联淀粉的均匀粒径可以抵达3m.经偶联剂解决,微细化交联淀粉的疏水性得到进步。以此微细化交联淀粉为原料制备的热塑性生物降解塑料在淀粉质量分数高达40%的同时,拉伸强度达62.3MPa断裂伸长率为289%,48h质量吸水率为031%.在120d内该塑料土埋生物降解率抵达50%以上。

  生物降解塑料品种众多,就目前而言,淀粉基塑料产量占首位,而尤以玉米淀粉填充型塑料为主。通常这种塑料中淀粉质量分数低于30%,否则不能保障塑料强度。有标明淀粉粒度(通常以粒径表示)关于淀粉塑料的力学性能起着非常重要的作用。为此,作者以玉米淀粉为原料,对其交联改性,而后微细化解决,所得的微细化交联淀粉与可生物降解的聚酯PX共混压延片材。测试片材的材料特性,结果显示在较高淀粉质量分数下(40%)该片材仍具有优异的力学性能。作者旨在报道微细化淀粉基热塑性生物降解塑料的制备及其性能特点,为有效进步淀粉基热塑性生物降解塑料的强度摸索可行的计划。

  1实验1.1试剂与仪器级品;三偏磷酸钠,化学纯;铝酸酯偶联剂,化学纯。LWF―350型气流粉碎机(河北廊坊通用机械厂)MB― 1型球磨机(日本DALTON公司)。

  1.2办法1.2.1淀粉的交联改性及其微细化(淀粉)=40%的淀粉乳。添加w(三偏磷酸钠)=3%,使pH=9,于50°0搅拌反馈90min,抽滤、水洗至pH=6,枯燥,气流粉碎机粉碎,得交联淀粉(Cross-linkedstarch,CST)称取部分交联淀粉,以无水乙醇为介质,于均应枯燥至w(H2O)=1%. 1.2.2偶联剂解决CST与FCST称取一定量的铝酸酯偶联剂,别离倒入CST与FCST中,w(铝酸酉旨)=26%,分2~3次参与95°0条件下于高速加热混合机中快速搅拌反馈30min,枯燥,冷却,得偶联剂活化的CST和FCST;二者别离与聚酯PX混合,使m(淀粉)m(PX)=23:。均参与w(复合增塑剂)=5.6%,w(助溶剂EAA)=5.4%和w(聚乙烯蜡)=0.5%,复合增塑剂为V(乙二醇)。(丙三醇)=1. 0.5.别离将此二混合体系在密炼机中于140~155C辊炼,熔融,经过四辊压延机压延成厚度为1mm的CST片材和FCST片材,备用。

  2结果与探讨2.1粒径及其散布3型电子颗粒测定仪别离测定CST与FCST的粒度及其散布,结果如表1.表1 CST与FCST粒径散布淀粉品种散布率/%均匀粒径/"m由表1可见,经过球磨,交联淀粉的粒度有显著下降。

  他9期―/ 2.2红外光谱表征A中,3100~3700cm1处强而宽的峰归属原淀粉分子0―H伸缩振动和羟基氢键缔合后的特征吸收峰,B与C在该波数处吸收峰明显变窄变弱,表征淀粉羟基被交联,氢键遭到毁坏;此外,B与C中,在1500~1540cmd均呈现了弱的吸收峰,此归属为交联基团的特征吸收峰;B与C均在1730cm1呈现锋利的C=0伸缩振动吸收峰,在1000~1300cmd处有C一0―C伸缩振动吸收峰,此二处吸收峰均比原淀粉的红外吸收峰明显,而且以C曲线中此二峰最为锋利,由此判断,经过交联与偶联剂活化,CST与FCST分子中有酯基生成,而且FCST中酯基生成量比CST多。由红外图谱可推断,CST与FCST的亲水性相对原淀粉都有所降低,亲酯性进步,FCST尤为突出。起因在于,FCST的粒径比CST小得多,因此FCST的比外表积明显增大,使其有更多的羟基可以与偶联剂反馈,疏水性进步,并具备良好的亲酯性,从而进步了改性淀粉的分散性以及与聚酯PX的相容性。

  2.3耐水性CST片材,这与红外光谱表征的结果是一致的。

  2.4力学性能5按照GB/T1040―90塑料拉伸实验办法以及GB/T1043―93塑料落球冲击实验办法,于25°C下,应用L拉力实验机和CEYL―1000落球式冲击实验机别离测试此二种片材的拉伸强度,断裂伸长率以及落球冲击后试样50%被毁坏的毁坏能E50,结果如表3.表3 CST'与FCST片材力学性能测试CST片材FCST片材纵向拉伸强度/MPa横向拉伸强度/MPa断裂伸长率/%注:温度25 C,拉伸速度50表3显示,FCST片材相关于CST片材具有优异的材料力学性能。前面曾经探讨过,经过球磨机微细化的交联淀粉领有更多的外表羟基与偶联剂反馈,从而改善了其与聚酯PX的相容性,进步了材料的强度。

  2.5熔融指数(MI)测定熔融指数(MI)表征热塑性聚合物熔体的活动性。按照GB/T3682―89热塑性塑料熔融指数实验办法,别离将CST片材与FCST片材枯燥后恒重,放入25 C去离子水中浸泡,定时取出,吸干外表水分后称取质量,计算吸水率。结果见表2.表2 CST片材与FCST片材的质量吸水率浸泡工夫1 CST吸水率/ FCST吸水率/材的吸水率远远小于CST片材。至48h时,FCST片材的,质量吸水率a仅为水性明显优WishingHouse.All图gitsree咛丨1照片/ww.cnki.net、4标明,FCST片材外表均匀,致密,没有明显的淀粉粒;而CST片材则外表粗糙,有大块淀粉粒且散布不均。这阐明微细化改性淀粉可以更好地与聚酯PX共混相容,造成均匀间断的共混体系。2.7土埋生物降解失重称取雷同质量CST与FCST片材,埋于土壤下10cm处,置于造就箱中,温度30°C,相对湿度55%~60%定期取出称其质量,结果如。

  由可见,土埋前期CST片材比FCST片材降解速度快,而75d后,FCST片材的降解速率明显加快,至120d,FCST片材的失重率达50%以上,大于CST片材。可以如此解释此种现象:在淀粉基生物降解塑料中,通常以淀粉最先降解解而且降解速度最快。在CST片材中,改性淀粉以较大颗粒与聚酯PX联合,招致其极易被土壤微生物作为碳源利用,大量改性淀粉的降解使CST片材在土埋初期失重迅速,至后期,CST片材中以PX为主,微生物对PX利用率比淀粉低,降解速率自然减慢;而在FCST片材中,微细化的改性淀粉领有极大的比外表积,外表活化能高,从而与聚酯PX造成均匀致密的互相浸透构造,这种构造一方面减缓了改性淀粉的降解,另一方面,可能是细化改性淀粉打断了部分PX链段,从而加快了PX的降解速率,所以在120d内,FCST片材总体生物降解结果优于CST片材。

  3结论通过对淀粉的交联改性和偶联剂活化解决,可以降低淀粉的亲水性,进步其亲酯性,细化至均匀粒径3m左右的交联淀粉,由于外表效应暴露出更多羟基与偶联剂反馈,使其疏水性和亲酯性远远优于未曾细化的改性淀粉,从而与可生物降解的聚酯PX相容性更好。

  微细化工艺的采纳使淀粉基热塑性生物降解塑料片材在进步淀粉含量的前提下具有优异的耐水性和力学性能,熔体活动性也大为改观,有效改善该塑料的物理性能,并且其总体生物降解速度也显著进步,充分显示了微细化交联淀粉在制备生物降解塑料方面的优越性。

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