低密度聚乙烯/馬鈴薯淀粉塑料的加工工藝與性能研究<a hr

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淀粉作為一種天然有機(jī)填料，具有來源廣泛，價(jià)格低廉，可促進(jìn)塑料廢棄物降解等眾多優(yōu)點(diǎn)，大量用于塑料薄膜、一次性快餐盒等包裝領(lǐng)域。玉米淀粉因顆粒細(xì)?。ㄆ骄? ~30pm），填充效果好，應(yīng)用廣泛，但所生產(chǎn)的薄膜類包裝制品透明度不佳，快餐盒等非透明包裝制品白度不高。馬鈴薯淀粉則具有高透明度、高白度的優(yōu)點(diǎn)，但是其在一般商業(yè)用淀粉中的顆粒最大（平均粒徑15~120pm），易團(tuán)聚結(jié)塊，導(dǎo)致填充效果差，致使其在填充型包裝用淀粉塑料中應(yīng)用很少?！　榇?，筆者針對馬鈴薯淀粉填充效果不佳的缺點(diǎn)展開研究，以低密度聚乙烯（PE~LD）為基體樹脂，在雙輥塑煉工藝、淀粉預(yù)處理、加工工藝路線等方面進(jìn)行了探索研究，以期能夠獲得可以用于包裝領(lǐng)域的PE~LD/馬鈴薯淀粉塑料。　　工藝路線1：淀粉、偶聯(lián)劑高速混合加入PE~LD，雙輥塑煉并拉片一>壓制成型一制樣一測試，工藝路線2：淀粉、偶聯(lián)劑―高速混合―加入PE~LD，雙螺桿擠出造粒一>壓制成型一制樣一測試?！　?.4性能測試1843-2008測試，試樣缺口底部剩余寬度8mm；將試樣在液氮中脆斷，對斷面進(jìn)行真空鍍金處理，然后利用SEM觀察其微觀形貌并拍照?！　?結(jié)果與討論2.1馬鈴薯淀粉、玉米淀粉在PE~LD中的分散情況對比12所示為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉在PE~LD中的分散情況（兩種淀粉的用量均為20份，均采用工藝路線1）。由可見，馬鈴薯淀粉在PE~LD中分散情況很差，團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象嚴(yán)重，而玉米淀粉在PE-LD中分散較均勻，無結(jié)塊現(xiàn)象?！　―PE-LD/馬鈴薯淀粉；b―PE-LD/玉米淀粉馬鈴薯淀粉、玉米淀粉在pe~ld中的分散情況2.2雙輥塑煉工藝篩選及其對馬鈴薯淀粉分散情況的影響固定PE-LD/馬鈴薯淀粉的質(zhì)量比為100/30，考察了輥溫、輥距、塑煉時(shí)間等塑煉工藝對馬鈴薯淀粉填充效果的影響，結(jié)果如表1~表3所示。由表1~表3可知，當(dāng)前輥溫度為100C、后輥溫度為90C、輥距為1mm、塑煉時(shí)間為10min時(shí)，塑煉過程順利，但升高輥溫、減小輥距及延長塑煉時(shí)間，對馬鈴薯淀粉團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象無改善?！　”?輥溫對馬鈴薯淀粉分散情況的影響前輥溫度/C后輥溫度/C由表4可以看出，干燥處理有利于淀粉塑料力表4馬鈴薯淀粉預(yù)處理對淀粉塑料性能的影響處理方式缺口沖擊強(qiáng)度/k拉伸強(qiáng)度/拉伸彈性模量/MPa斷裂伸長率/%未干燥、未用偶聯(lián)劑處理干燥、未用偶聯(lián)劑處理干燥、偶聯(lián)劑處理學(xué)性能的提高，這說明其對馬鈴薯淀粉團(tuán)聚現(xiàn)象有一定改善。馬鈴薯淀粉經(jīng)干燥并經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，除斷裂伸長率有所下降外，淀粉塑料其余的力學(xué)性能指標(biāo)均有提高，缺口沖擊強(qiáng)度較未干燥、未用偶聯(lián)劑處理時(shí)提高44%，拉伸強(qiáng)度提高25%，宏觀上基本觀察不到馬鈴薯淀粉的團(tuán)聚現(xiàn)象。原因在于，淀粉為親水性物質(zhì)，易吸濕，若不經(jīng)干燥直接添加則所含水分會(huì)使材料劣化，也會(huì)削弱偶聯(lián)劑的作用0.而經(jīng)干燥及偶聯(lián)劑處理后，淀粉粒子間引力下降，斥力增加，從而不易團(tuán)聚結(jié)塊?！　∮梢陨戏治隹芍啾燃庸すに?，干燥及偶聯(lián)劑處理在改善馬鈴薯淀粉的團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象中起到更重要的作用。因此對采用以上三種處理方式的淀粉塑料的沖擊斷面進(jìn)行SEM觀察，如所示?！　―未f.未用偶聯(lián)劑處a；b―于燥、未用偶聯(lián)剌處押：c干埔，偶聯(lián)劑處瑰二種處理方式F的淀粉塑料的沖擊斷SEM照片由a可以看出，馬鈴薯淀粉團(tuán)聚現(xiàn)象明顯，經(jīng)干燥處理后淀粉團(tuán)聚現(xiàn)象有所改善，如b所示。a、2b中淀粉粒子與基體界面結(jié)合不牢，脆斷時(shí)粒子極易脫落，故有較多粒子脫落后留下的孔洞。而由c可以看出，淀粉經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑處理后，無明顯“團(tuán)聚”現(xiàn)象，淀粉粒子與基體的結(jié)合情況得到較大的改善，故斷面只有較少孔洞留下。結(jié)合表4，可以說明干燥及偶聯(lián)劑處理加強(qiáng)了馬鈴薯淀粉與基體的界面結(jié)合，改善了其團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象，提高了淀粉塑料的力學(xué)性能?！　?.5加工工藝路線對淀粉塑料性能的影響相對于雙輥塑煉機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)的剪切較強(qiáng)，可以改善馬鈴薯淀粉的團(tuán)聚現(xiàn)象。將30份馬鈴薯淀粉經(jīng)干燥及用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的偶聯(lián)劑處理后，按工藝路線1及工藝路線2分別制得PE~LD/馬鈴薯淀粉塑料試樣，其力學(xué)性能如表5所示?！　”?加工工藝路線對PE-LD/馬鈴薯淀粉塑料性能的影響工藝路線缺口沖擊強(qiáng)拉伸強(qiáng)度/拉伸彈性模斷裂伸長率/路線1路線2由表5可知，采用工藝路線2所得試樣的缺口沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率高于采用工藝路線1所得的試樣，拉伸強(qiáng)度變化不大，拉伸彈性模量則稍有下降。這說明采用工藝路線2可以提高淀粉塑料的初性，但對其強(qiáng)度影響不大。但。由可以看出，添加馬鈴薯淀粉的片材白度明顯優(yōu)于添加玉米淀粉的片材?！　」P者采用雙輥塑煉工藝，對馬鈴薯淀粉采用干燥及偶聯(lián)劑處理，解決了馬鈴薯淀粉易團(tuán)聚結(jié)塊的問題，并且所制得的PE~LD/馬鈴薯淀粉塑料白度較高，可代替玉米淀粉應(yīng)用在白度要求較高的塑料包a―馬鈴薯淀粉；b―玉米淀粉PE-D/馬鈴薯淀粉塑料與PE-LD/玉米淀粉塑料的白度對比裝袋、快餐盒等包裝領(lǐng)域中?！　?結(jié)論馬鈴薯淀粉在PE~LD中有明顯團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象，分散效果明顯比玉米淀粉差。改變雙輥塑煉工藝對馬鈴薯淀粉團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象無改善?！　●R鈴薯淀粉經(jīng)干燥并經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鋁酸酯偶聯(lián)劑處理后，塑煉過程中淀粉不再團(tuán)聚結(jié)塊，且淀粉塑料的缺口沖擊強(qiáng)度較處理前提高44%，拉伸強(qiáng)度提高25%.與雙輥塑煉拉片然后壓制成型的工藝相比，采用雙螺桿擠出然后壓制成型，所制得的淀粉塑料的初性較高，但強(qiáng)度變化不大，并且擠出造粒后淀粉塑料的白度下降，有泛黃傾向?！　∨c玉米淀粉相比，PE~LD/馬鈴薯淀粉塑料具有更好的白度，可應(yīng)用在對白度要求較高的塑料包裝袋、快餐盒等包裝領(lǐng)域中。