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淀粉類緩沖包裝發泡塑料

發布日期:2012-02-29 07:32:28

目前,大量使用的包裝材料是聚苯乙烯(PS)類發泡材料。由于聚苯乙烯是一種高分子化合物,耐高溫、耐酸堿、具有低吸水性及較好的耐候性,因此被廣泛應用。但其包裝廢棄物不能自然降解和完全回收,會形成嚴重的“白色污染州“。為了尋求PS的替代品,國內外廣泛研究的綠色緩沖包裝材料是紙制品,如瓦楞紙板、蜂窩紙板、紙漿模握等。但是這種材料和泡沫塑料比較,質量大、壓縮回復性差、成本較高。并且,在紙漿的制造過程中,會造成水污染。在國內,由于制漿造紙過程并非采用潔凈生產工藝,對紙制品是否是綠色包裝材料爭議很大膽1。淀粉作為一種天然生物高分子材料,具有資源豐富、價廉和可再生的優點。

將天然淀粉轉變成具有塑料特性的完全生物降解材料,即熱塑性淀粉塑料(TPS),充氣袋正是近幾年國內外研究的一大熱點。l熱塑性淀粉類緩沖包裝發泡塑料的成型方法淀粉類緩沖包裝材料是以淀粉為主或添加適量植物纖維經烘培、擠壓或模壓發泡而成。按發泡方式分為化學試劑發泡和非化學發泡劑(以水蒸汽為發泡劑)發泡兩種;按成型方式分“一步法”和“二步法”成型工藝,兩種成型方法各有特點,其中“二步法”成型是以淀粉與植物纖維(如廢紙紙漿或秸稈纖維)混和后在擠壓機擠出成粒狀的發泡顆粒,再將此發泡顆粒吹入熱模具內進行熱模壓成型"1。國內早期的研究主要集中在將淀粉加入適量的植物纖維或廢紙纖維進行發泡成型,成型方法主要是利用烘焙技術,采用適量的發泡劑進行發泡。如郝維華等H1采用粉碎的植物秸稈粉末、淀粉和水混合、攪拌、揉搓直至出現光亮面,先在醒發箱里醒發。

再加入適量的發泡劑和膠粘劑和其他助劑繼續混合、攪拌后,在溫度適中的烤箱中加熱進行發泡成型。近年來有學者利用膨化技術及模壓成型原理,制出一種新型的可自然降解且對環境無污染的緩沖包裝材料。如以處理好的秸稈、果渣、淀粉為主要原料,將處理好的秸稈、果渣和淀粉按最優比例混合,調節膨化時配料所需的含水量,將處理好的配料在一定溫度下經膨化設備膨化,然后,將膨化好的顆粒打碎成1—5mm的小顆粒,與粘結劑均勻混和,用特殊結構的模具在壓力機下壓制成型”1。另外,集裝箱充氣袋低分子量淀粉的制備也正在研究,如畢經亮哺’等將烘干的天然淀粉(Ns)與檸檬酸水溶液混合,加熱并在500r/min的高速下攪拌一段時間。

改善材料的吸水性,主要通過改變增塑劑的種類和用量來實現。陳濤¨副等采用增塑劑和熱剪切方法制備熱塑性淀粉塑料(TPS),在一定相對濕度環境下,測定不同配方TPs試樣的含水量。研究了增塑劑種類與用量、直鏈淀粉用量和聚乳用量對其吸水性的影響。在材料的緩沖性能研究中王立元¨叫等人通過對包裝物跌落沖擊加速度的測試,重點討論了淀粉基生物降解發泡塑料中淀粉、纖維、AC、甘油對其緩沖性能的影響。在材料的力學性能改善上,楊冬芝、胡平¨糾等以淀粉為原料,甘油為增塑劑制備r熱塑性淀粉,為改善力學性能,將淀粉與聚乙烯醇共混,并采用復配增塑劑制備_r熱塑性共混物,考察了共混物的熱穩定性、形貌、結晶情況以及機械性能。王秋利¨卅等人重點討論了淀粉基生物降解發泡塑料中淀粉、PVA、纖維、甘油對其力學性能的影響。石銳¨"等通過熔融共混的方法制得甘油含量不同的TPs樣品,研究了甘油含量對材料的結構與性能產生的影響。

不同樹脂對熱塑性淀粉改性也有一定的影響,王佩璋、劉曉晨¨副通過對添加不同的樹脂改性熱塑性淀粉進行x射線衍射xRD圖象分析;對添加不同樹脂和不同添加量的改性熱塑性淀粉材料的力學性能分析得到實驗結果:熱塑性淀粉和樹脂之間的混合只限于物理相的混合,隨著樹脂加入量的增加,混合從熱塑性淀粉的連續相向樹脂的連續相、淀粉的分散相轉變。拉伸強度、斷裂伸長率也經歷一個從大到小再變大的過程。國外學者在性能方面的研究,主要側重于增塑劑的種類及數量對機械性能和物理性能的影響。以下是目前比較典型的研究成果。ThunwallMats‘191等采用普通馬鈴薯淀粉(直鏈淀粉含量較低)和直鏈淀粉含量較高的馬鈴薯淀粉,研究了直鏈淀粉含量對熱塑性淀粉機械性能和熔體流動性能的影響。Angellier‘圳等將天然淀粉粒子水解得到了蠟狀的淀粉超小晶體,并將這種淀粉超小晶體用作熱塑性玉米淀粉的增強劑,用甘油做增塑劑。

加強熱塑性淀粉發泡制品的生產型技術及設備的研制當前,對淀粉基發泡包裝制品的研究應在產品的配方、貨柜充氣袋工藝參數的選擇、專用設備的研究、專用模具的設計等方面加大研究的力度,尤其是在實現連續化、自動化生產的要求方面應有新的突破。3.3對熱塑性淀粉發泡包裝制品特性進行全面、系統的研究目前對熱塑性淀粉發泡包裝制品性能特點的研究主要集中在單件和實驗性,而對于多件或實際應用的性能參數還未獲得驗證,因而在這方面應加大研究的力度。

 
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