热塑性淀粉基薄膜研究进展

淀粉是由α-葡萄糖分子聚合而成的天然高分子材料,来源广泛,主要分布在植物的根茎中,具有价格低廉、可再生及可生物降解等优点。利用淀粉制备天然可降解塑料薄膜,对解决和改善环境污染有着重大意义。与淀粉基材料相比,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成高分子为原料制成的热塑性产品具有气味刺激性、不可生物降解和污染环境等缺点。基于淀粉的天然优势,以淀粉为原料制成的可生物降解热塑性材料成为国内外研究人员的研究热点。主要综述了淀粉的结构和性质,淀粉的增塑方法,淀粉膜的制备方法,热塑性淀粉基功能性膜材料研究进展,并对热塑性淀粉基功能材料的研究内容进行了总结与展望。

不同取代度乙酰化淀粉的制备、表征及热塑性分析

为了使淀粉作为高分子材料更好地应用在材料行业,需要将淀粉进行改性,本研究以木薯淀粉为原料,依次对其进行预处理和无水介质的乙酰化处理,通过控制反应时间的变化,制备了不同取代度乙酰化淀粉。并且通过X射线衍射、偏光显微镜、扫描电子显微镜、接触角测量、差示扫描量热分析等表征手段探究了预处理对乙酰化淀粉颗粒理化性质的影响、高取代度淀粉与低取代度淀粉理化性质的差异。结果表明:预处理可缩短原淀粉乙酰化所需时间,高取代度乙酰化淀粉晶体衍射峰消失,偏光十字消失,形貌由圆形变为多孔状,可以在丙酮等有机溶剂中溶解,预处理淀粉乙酰化反应0.5 h其疏水接触角就可达69.006°±0.520°,淀粉熔融温度降到155℃,分解温度由280℃增加到340℃,使淀粉热稳定性增强,具有热塑性。该研究可在半小时内制备出取代度为2.5的乙酰化淀粉,可以溶解在有机溶剂中,为淀粉在材料行业的应用提供了新思路。

热塑性淀粉含量对PBST复合材料及薄膜性能的影响

为了研究不同热塑性淀粉(TPS)添加量对聚丁二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)/TPS体系结晶行为和成膜性能的影响,将TPS作为填充物,PBST作为基体,通过熔融共混制备PBST/TPS复合材料。研究发现TPS可以加速PBST的结晶,但PBST的结晶度会随着TPS含量的增加而降低。随着TPS含量的上升,复合材料的黏度逐渐变大,流动性逐渐变差,而当TPS质量份到达40份时,复合材料的旋转流变和拉伸流变特性发生突变使用吹膜成型的方式制备复合薄膜,少量TPS可以降低复合薄膜中PBST的结晶度并改善薄膜厚度稳定性,而当TPS添加到40份时,吹膜成型稳定性降低,薄膜厚度均匀性再度变差,其薄膜拉伸强度降低到只有PBST薄膜的33%。此外随着TPS质量份的上升,复合薄膜的吸水率逐渐上升,薄膜透光率也逐渐下降。

热塑性淀粉共混改性PBAT纤维的制备及其性能研究

针对聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)在熔融纺丝时易发生热熔黏连、纤维强度低等问题,通过共混改性的方法引入热塑性淀粉(TPS),制备了TPS质量分数为1%、5%、10%的PBAT/TPS共混切片及共混纤维,对PBAT/TPS共混切片的稳定性、熔融结晶性能及共混纤维的形貌结构、力学性能和回弹性能进行了表征。结果表明:质量分数为1%、5%的TPS能够在PBAT中实现均匀分散,且TPS在PBAT中能够起到结晶成核剂的作用,提升PBAT结晶温度与结晶速率,同时TPS的多羟基结构能够连接起PBAT的分子链,提升PBAT熔体的稳定性与可纺性;在共混纺丝中,添加TPS质量分数为1%、拉伸倍数为2.4时,PBAT/TPS共混纤维表现出较好的力学性能及回弹性能,断裂强度达2.2 cN/dtex,断裂伸长率为96.8%,在30%定伸长下弹性回复率达97.67%。

冷等离子体改性聚乳酸纤维/热塑性淀粉复合材料的研究

为提高聚乳酸纤维(PLAF)与热塑性淀粉(TPS)的界面相容性并以此改善复合材料的力学性能,通过冷等离子体对PLAF进行改性处理。采用转矩流变仪制备TPS,利用模压成型制备了PLAF/TPS复合材料。探究了不同功率冷等离子体、不同纤维长度、不同纤维含量对复合材料力学性能的影响。结果表明:冷等离子体改性处理功率越高,PLAF制备的复合材料拉伸强度、弯曲强度越高,但对复合材料的冲击强度几乎无影响;纤维含量及长度的变化对拉伸性能、弯曲强度、冲击强度变化趋势的影响不同,当纤维长度为10 mm,纤维含量为20%时,纤维的综合力学性能较为良好,此时拉伸强度为16.15 MPa,弯曲强度为56.12 MPa,冲击强度为5.54 kJ/m^(2)。

氨基表面改性二氧化硅/热塑性淀粉复合材料的制备与性能

为了进一步提高热塑性淀粉(TPS)的力学性能,用硅烷偶联剂KH-550对二氧化硅微球(SM)表面进行氨基化改性(SM-NH_(2)),并且,添加至热塑性淀粉基体中,得到SM-NH_(2)/TPS复合材料,研究了添加量对拉伸强度、冲击强度、动态力学性能、热稳定性和流变加工性能的影响。研究发现,当SM-NH_(2)的添加量为2.0%时,复合材料的拉伸强度由3.25 MPa增大至9.28 MPa,冲击强度由6.222 kJ/m^(2)增大至14.635 kJ/m^(2);玻璃化转变温度T_(α)达到最大,其值为53.67℃;微商热重曲线中最大分解速率对应的温度为321.8℃,热稳定性最佳;扭矩峰值和平衡扭矩分别为47.23 N·m和10.86 N·m,流变加工性能下降。

一种热塑性淀粉基可生物降解热熔胶的合成与表征

以天然玉米淀粉为原料,利用复合增塑剂(甘油、乙二醇按比例组成)对其进行改性,并在高剪切作用下制得热塑性淀粉基料;再以歧化松香为原料,利用甘油作改性剂进行酯化改性,得到歧化松香甘油酯作增粘树脂,将两者在一定温度下熔炼共混,并配以合适的助剂,制得一种热塑性淀粉基可生物降解的热熔胶。当松香树脂与热塑性淀粉的质量配比为45∶55时,所制备的热熔胶新品熔融粘度、软化点、抗拉强度、断裂伸长率等技术指标均达到普通市售热熔胶的技术标准。

胡麻纤维增强热塑性淀粉复合材料的制备及力学性能研究

选用胡麻纤维非织造物为增强体,热塑性淀粉为基体,基于真空辅助传递模塑成型工艺制备了复合材料试样,研究了胡麻原茎脱胶率、不同的改性方法和非织造布铺层层数对复合材料力学、吸声及保温性能的影响,结果表明,经过处理后胡麻纤维的脱胶率为10.34%、断裂强力为142.432 cN。当胡麻织物克重为405 g/m^(2),铺层层数2层,用碱+硅烷偶剂+纳米二氧化硅进行改性后的胡麻增强复合材料的拉伸性能、弯曲性能和压缩性能达到最佳,分别为10.54、16.66、8.60 MPa,其吸声系数提高26.8%,保暖率达到98.1%。

超声对不同粒径二氧化硅改性热塑性木薯淀粉的影响

通过熔融共混模压法制得了热塑性木薯淀粉(TPS)/SiO_(2)复合材料。采用DSC、偏光(PLM)、水接触角、TG、SEM、FTIR、XRD考察了超声作用下不同粒径(0.02、0.2、23μm)SiO_(2)对热塑性木薯淀粉的回生熔融焓、回生速率、回生指数及球晶形态结构、水接触角、热稳定性的影响。结果表明,超声作用使TPS/SiO_(2)复合材料的熔融焓增加、回生速率提高、回生指数降低,且添加粒径0.02μm SiO_(2)制得TPS/SiO_(2)复合材料的回生速率提升幅度最大;超声作用使TPS/SiO_(2)复合材料球晶变得明显、水接触角提高;超声作用使复合材料的水分容易挥发,甘油与淀粉的结合能力增强,淀粉的分子结构稳定性增加;超声作用使SiO_(2)粒子在基体中聚集减少、分散更好;复合材料的回生程度增加,双螺旋结构减少;复合材料呈现出A+V晶型,超声作用后,复合材料V晶型增加、A晶型减少。

提高热塑性淀粉材料耐水性的研究进展

在扼要介绍热塑性淀粉材料的基础上,总结和归纳了近年来国内外以提高热塑性淀粉材料的耐水性能和降低其对环境湿度敏感性为目的的研究工作。与可生物降解高分子共混、交联处理和表面改性是目前采用的主要方法。评述了这些方法各自的特点和不足,并指出今后的研究工作应以开发廉价、高效、环保并易于工业化实施的改性方法为主要方向。

完全生物可降解热塑性淀粉复合材料

在添加剂的作用下，将淀粉在螺杆挤出机中加工成热塑性淀粉复合材料。研究了添加剂复合组分对热塑性淀粉力学性能、流变学性能的影响。并用Ｘ射线衍射和扫描电镜对淀粉的结构进行了研究。结果表明，在剪切力、温度和添加剂的作用下，淀粉的颗粒结构和结晶结构受到破坏。

基于淀粉直接改性的热塑性淀粉塑料研究进展

综述了近年来淀粉经改性后用于热塑性淀粉塑料领域的研究进展。根据淀粉的改性方法不同,主要综述了淀粉氧化改性、酯化改性、醚化改性、交联改性以及聚氨酯改性后对所制备的热塑性淀粉塑料性能的影响,归纳和总结了最新的研究成果并提出展望。

全淀粉热塑性塑料研究进展

描述了淀粉塑料开发概况及研究发展趋势，指出含淀粉量低的填充型淀粉塑料由于其组分大部分为非降解树脂，难以符合环保要求，发展的趋势是开发含淀粉量在８０％以上（其余组分均可降解）能完全降解的所谓全淀粉或基本全淀粉热塑性塑料。

生物降解热塑性全淀粉塑料研制

天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。该文应用两步法使其增塑后,使淀粉具备了热塑性加工的可能性。以热塑性淀粉为主制备了全淀粉可生物降解塑料,并进行了性能测试和表征,其成本较低且产品性能良好,具有广阔的应用前景。

热塑性淀粉的制备及其结构与性能

在甘油、尿素和水存在下 ,玉米淀粉在密炼机中可加工成热塑性淀粉。研究了甘油及尿素的用量对淀粉塑化性能的影响 ,用X射线衍射仪对热塑性淀粉的结晶性能进行了研究。结果表明 ,在甘油、尿素及水的作用下 ,高温、剪切力使淀粉微晶结构受到了破坏 ,转变为易加工的热塑性淀粉。尿素用量越大 ,淀粉微晶结构被破坏程度越高 ;甘油用量越大 ,热塑性淀粉的拉伸强度越小 ,断裂伸长率越大。在甘油 /淀粉质量比为0 2 0～ 0 4 0时 ,热塑性淀粉均表现为假塑性流体 ,且甘油用量越大 ,表观粘度越小 ,流动性越好。热塑性淀粉的生物降解速度比新闻纸张快 ,将其和聚乙烯共混可加工成透明薄膜。

新型热塑性淀粉的制备和性能

以二甲基亚砜(DMSO)为增塑剂,通过熔融共混法制备了一种新型热塑性淀粉(TPS),研究不同增塑剂含量对材料结构和性能的影响,并与甘油及甘油/水复合增塑淀粉体系进行了比较.FTIR结果显示,DMSO能够与淀粉产生强烈而稳定的氢键相互作用.WAXD和SEM的研究结果表明,DMSO的加入破坏了淀粉的有序结构,实现了淀粉的塑化,形成均一的非晶连续相.同甘油及甘油/水增塑体系相比,DMSO与淀粉的羟基形成更为稳定的氢键,能够有效抑制淀粉的重结晶.动态力学和拉伸力学性能测试结果表明,经过DMSO的增塑,有效降低了淀粉的玻璃化转变温度,改善了材料的韧性,增塑效率要好于甘油及甘油/水复合增塑体系.

增塑剂在热塑性淀粉中的应用研究进展

主要介绍了国内外增塑剂在热塑性淀粉中的最新研究进展。

用于制备热塑性塑料的双醛玉米淀粉的研究

采用高碘酸钠在温和条件中氧化玉米淀粉,制备不同醛基含量的双醛玉米淀粉,通过红外光谱和核磁表征产物.考察双醛玉米淀粉的分子量、结晶、形貌以及疏水性能的变化.以甘油为增塑剂制备得到热塑性玉米双醛淀粉塑料具有良好的综合性能.

全淀粉热塑性塑料的研制

为解决塑料污染环境的问题，以淀粉为原料，添加极少量可降解的增塑剂等助剂，研制了全淀粉热塑性塑料。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法进行加工。玉米含量为９０％的热塑性淀粉塑料薄膜，性能基本能达到同类应用传统塑料的性能标准。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％～１５％为宜。但产品因吸水又会导致物理性能变差。全淀粉塑料降解性能非常好，通过控制配方，可达到三个月，半年及一年的不同降解速率。

生物可降解热塑性淀粉的开发

简要地介绍热塑性淀粉（TS）的研究动态，重点介绍热塑性淀粉的加工原理、加工设备、热塑性淀粉的结构和性能，讨论热塑性淀粉的品种和其相应的应用领域、热塑性淀粉开发中存在的问题和应用前景。