2022年淀粉基生物降解塑料的应用分析研究进展 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 淀粉精细化学品淀粉基生物降解塑料的应用讨论进展班级： 2022级高分子材料与工程 n,结构式 : 图 1.1 自然淀粉是以内部有结晶结构的小颗粒状态存在的,其分子结构有直链和支 链两种；对于不同的植物品种,其淀粉颗粒的外形,大小以及直链淀粉和支链淀粉含量的比例都各不同；淀粉颗粒的粒径大都在15 100m ； 直 链 淀 粉 是 由 -1,4葡萄糖苷键连接的线性葡聚糖聚合物,相对分子质量为 20 200104 , 而支 链 淀 粉 是 由 -1,4 和-1,6 糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖聚合物,相对分子质量为 100400 106；自然淀粉

2、分子间存在氢键,溶解性很差,亲水但并不易溶于水；加热时没有熔融过程, 300以上分解；然而淀粉可以在肯定条件下通过物理过程破坏氢键变成凝胶化淀粉或解体淀粉；这种状态的淀粉结晶结构被破坏,分子变得无序化；有两种途径可以使淀粉失去结晶性：一是使淀粉在含水90%的条件下加热,至 60-70时淀粉颗粒第一溶胀,而后达到90以上时淀粉颗粒消逝而凝胶化；二是在水含量28%的条件下将淀粉在密封状态下加热,塑炼挤出；这种淀粉和自然淀粉颗粒不同,加热可塑,称为热塑性淀粉,这种淀粉可制备淀粉塑料,同时试验讨论说明,直链淀粉更适合制备塑料制品,且机械性能优良；2 淀粉基塑料的分类2 / 7 名师归纳总结 - - -

3、 - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1 填充型淀粉基塑料填充型淀粉塑料又称生物破坏性塑料,其制造工艺是在通用塑料中加入肯定量的淀粉和其他少量添加剂,然后加工成型,此类产品淀粉含量都不是很高,淀粉含量不超过30%,这是由于淀粉和塑料树脂的极性相差较大,相互黏结性差,增加淀粉含量会造成拉伸强度和断裂伸长率的下降,为了增加淀粉含量一般对淀粉表面进行疏水改性或 者加入界面增溶剂；哈尔滨工业高校的陈建华 1 等以聚乙烯蜡为增溶剂在单螺杆、挤出机上实现了低密度聚乙烯LDPE高密度聚乙烯 HDPE及线性低密度聚乙烯 LLDPE对淀粉的增溶共混过程 ,制

4、备出具有良好有用性能的塑料地膜；同时结果说明,聚乙烯蜡的加入可明显提高塑料膜的力学性能和生物降解性能；2.2 光-生物双降解淀粉塑料光/生物降解塑料由淀粉、光敏剂、合成树脂及少量助剂制成,其中光敏剂主要是过渡金属的有机化合物或盐；其降解机理是淀粉被生物降解,使可降解塑料原料高聚物母体变疏松,增大比表面积；同时,日光、热、氧等引发光敏剂,导致高聚物断链,分子量下降；兰州交通高校的刘再满2等讨论了光敏剂对淀粉含量为35%的淀粉 / 聚乙烯薄膜光降解性能的影响,试验结果说明,硬脂酸铁和硬脂酸铈的光敏化作用相近且均优于二乙基二硫代氨基甲酸铁,而当光敏剂质量分数为 0.2%0.3%时制得的光 / 生物降

5、解薄膜光降解性能较好；夏国宏等 3通过对 7 种型号的光 / 生物降解薄膜的讨论后认为其具有较高的有用价值,可以代替一般农膜,排除由一般农膜带来的 “白色污染 ”；2.3 共混型淀粉塑料淀粉共混塑料是淀粉与合成树脂或其他自然高分子共混而成的淀粉塑料 , 主要成分为淀粉 30 %- 60 % , 少量的 PE 的合成树脂 , 乙烯 / 丙烯酸 EAA 共聚物 , 乙烯 / 乙烯醇 EVOH 共聚物 , 聚乙烯醇 PVA , 纤维素 , 木质素等 , 其特点是淀粉含量高,部分产品可完全降解；该类材料的讨论工作有 3方面：改性淀粉,聚合物改性,加入相容剂等；2.3.1 改性淀粉由于分子间存在氢键,

6、自然淀粉亲水性强, 直接加热时没有熔融过程,高温易炭化； 这些性质严峻影响了共混物性能； 对淀粉进行改性技术处理,改善其和聚合物的相容性；提高淀粉基薄膜的力学强度,是一个重要的讨论内容；目前,对于淀粉改性主要是酯化、羧化、醚化等；如酯化淀粉,甲基化淀粉,醛化淀粉,羧化淀粉,氧化淀粉甲酰化淀粉等；2.3.2 改性聚烯烃在反应惰性的聚乙烯分子中引入活性较强的基团以增加它与淀粉之间的相容性；戴李宗4对此进行了讨论,结果说明,在120 的加工条件下,3 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当有 DCP与聚己内酯 PCL

7、熔融共混的方法 , 制备完全生物降解塑料；交联改性；交联的目的是削减淀粉中羟基的含量 ,即降 低了亲水基团的浓度 , 从而起到改善耐水性的成效；Fernando 11 利用琥珀酸酐交联马铃薯淀粉 , 从而改善淀粉的耐水性；3.2.2 力学性能 提高淀粉塑料的力学性能,从某种意义上等于提高了淀粉塑料与一般通用塑 料的竞争力；黄明福 12等用蒙脱土对淀粉进行改性,用熔融挤出方法制备了甘油 塑化热塑性淀粉与蒙脱土的复合材料,力学性能测试得出 , 蒙脱土质量分数为 0 30% 时, GTPS /MMT 复合材料的应力达 27. 31MPa, 应变从 85. 3% 下降到 17. 8% , 杨氏模量达到

8、 206. 7MPa ；断裂能从 1. 921 N# m 下降到 1. 723 N# m ；扫描电子显微镜显示蒙脱土匀称分散在GTPS中,提高了材料的力学性能；孙广平13与于昊14等对淀粉和聚丙撑碳酸酯直接通过共混,能有效地提高材料的力学性能；讨论发觉 , 当PPC 为200 g、玉M淀粉 300 g、甘油 12 g、尿素 12 g、蓬灰 1 g、马来酸酐 5 g时, 得到的共混物的拉伸强度最好；4 淀粉基降解塑料存在的问题 4.1 降解性能 现阶段大多淀粉塑料的降解速率太低,降解速度低于积累速度；同时由于产 品配方及生产工艺等缘由,产品降解速度的人为掌握性不好；4.2使用性能 国内外的淀粉塑

9、料的使用性能大多不如现行使用的一般塑料,主要表现在耐5 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 热性、耐水性及物理强度上,仅适用于制造一次性产品；4.3价格现行淀粉基降解塑料的价格比一般塑料制品高3-8倍,尽管在现有的生物降解塑料种类中,全淀粉基塑料是最有期望与一般塑料价格持平的,但目前国内外的 全淀粉基降解塑料的价格都较一般塑料高很多,推广使用受到限制；5 结论 白色污染日益严峻,世界各国都在致力于可降解塑料的讨论和开发,因成本 和 性 能 等 多 方 面 因 素 , 可 降 解 塑 料 在 市 场 占 有 的

10、份 额 仍 很 小；抱负的降解塑料应当是原料来源广泛、价格低廉、性能优良且能摆脱对石油产品的依靠, 实现完全降解；淀粉具有良好的高亲水性和生物降解性,成为制备降解材料的良好原料,以取代目前广泛使用的塑料制品,成为淀粉加工的最大课题,因此以下两种淀粉基降解塑料具有宽阔的进展前景： 1、淀粉与其他来源广泛的高分子共混的可完全降解材料；2 、全淀粉塑料；参考文献1 陈建华 ,王鹏 ,孟令辉 ,等. 新型淀粉填充型塑料地膜的研制 J.材料科学与工艺,2006,145:482-485. 2 刘再满 ,丁生龙 ,柳明珠 . 光/ 生物降解聚乙烯薄膜的光降解性能 J. 应用化学2006,238:875-88

11、0. 3 夏国宏 ,刘国纯 ,李红艳 ,等. 可控光生物降解淀粉塑料薄膜在玉 M生产上的应用讨论 J.内蒙古农业科技 ,1999,2:20-22. 4 戴李宗 , 周善康 , 李万利 , 等. 淀粉的物理改性和填充 PE 塑料的相态结构 J . 厦门高校学报 : 自然科学版 ,2000, 39 3 : 358- 364. 5 孙艳侠 .可降解材料相容剂的合成及其应用 15 J.合成树脂及塑料, 20045）： 13-6 邱威杨 .淀粉塑料现状及进展前景 J.高分子通报, 20004）： 77-95 7 邱威扬 .生物降解热塑性全淀粉塑料研制J.农业工程学报, 2022: 1- 2. 9 Fri

12、ngant C, R inaudo M, Grenob le N. A biodegradab lestarch based coating to w 6 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - aterproof hydrophilic m ate rials J. Sta rch, 1998, 50 7 : 292- 296. 10 张美洁 , 李树材 , 崔永岩 . 热塑性淀粉 /聚己内酯共混物的制备和性能的初步 讨论 J. 中国塑料 , 2002, 16 9: 34- 36. 11 Fernando E O

13、rtega - O jeda, H elena Larsson, Ann -Cha rlo tte E liasson. Ge l- fo rm ation in m ixtures of hydrophobica lly m odified potato and h igh am y lopectin potatostarch J. Carbohydrate Po lym e rs, 2005, 59: 313 -327. 12 M ing- fu H uang, Jiu- gao Yu, X iao- fe iM a, e t a .l H ighperform ance b iodeg radable therm oplastic starch- EMMTnanoplastics J. Po lym er, 2005, 46: 3157- 3162. 13 孙广平 , 贾树盛 , 名贵天 , 等. 聚丙撑碳酸酯 淀粉共混物的力学性能与微观 外形 J. 高分子材料科学与工程 , 2004, 20 5: 144- 150. 14 于昊, 李立 , 王鸿志 , 等. 完全生物降解材料聚丙撑碳酸酯 /玉M淀粉共混物 的讨论 J. 沈阳化工学院学报 , 2005, 19 3: 188- 192. 7 / 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页