【正文】 dable advantages, is the ideal raw material preparation of biodegradable materials. The natural starch to starch granules in the form of existence, has a high degree of crystallinity (2045%). Hydrogen bonds between starch molecules, limiting the movement of molecular chain, so the starch does not have the performance of thermoplastic processing. Add molecules of the plasticizer, the preparation of thermoplastic starchbased material under the action of heat and shear. However, the poor mechanical properties and water resistance of thermoplastic starch 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 II limit its use as a material. Currently, a large number of studies have focused on thermoplastic starch to improve the mechanical properties andoil article uses a torque rheometer, thermoplastic starch prepared in the presence of plasticizers. Starch plasticized heat, the result of both of shear and plasticizerscan not simply consider the role of one of the factors. Water and glycerol as plasticizer preparation of the TPS, and poly lactic acid blends, the preparation of posite materials, and test and Characterization of the mechanical properties. In this paper the results of further studies of thermoplastic starch materials prepared by each of the consolidated performance of biodegradable materials to provide a theoreticaland practical basis. Keywords:Thermoplastic , starch, Plasticizing,Polylactic acid,Composite materials 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 III 目 錄 1 前言 ..............................................................................................................................1 概述 ...........................................................................................................................1 生物降解塑料 ...........................................................................................................1 天然生物降解塑料 ................................................................................................2 化學(xué)方法合成生物降解塑料 ................................................................................2 微生物合成生物降解 塑料 ....................................................................................4 淀粉基生物降解材料的研究現(xiàn)狀 ...........................................................................5 物理改性 ................................................................................................................5 化學(xué)改性 ................................................................................................................5 熱塑性淀粉材料的研究現(xiàn)狀 ...................................................................................6 淀粉塑化機(jī)理及制備工工藝 ................................................................................7 熱 塑性淀粉流變性能 ........................................................................................9 熱塑性淀粉力學(xué)性能 ........................................................錯誤 !未定義書簽。 目前， 大量的研究工作都集中在改善熱塑性淀粉的力學(xué)性能上 ， 本文使用 轉(zhuǎn)矩流變儀，在增塑劑的存在下制備了熱塑性淀粉。天然淀粉以淀粉粒的形式存在， 具有很高的結(jié)晶度 (2045％ )。淀粉分子之間氫鍵作用強(qiáng)，限制了分子鏈的運(yùn)動，因此淀粉不具備熱塑性加工的性能。淀粉的塑化是熱、剪切和增塑劑共同作用的結(jié)果，不能簡單的考慮其中一種因素的作用。 熱塑性淀粉耐水性能 ........................................................錯誤 !未定義書簽。 熱塑性淀粉的制備溫度 ...........................................................錯誤 !未定義書簽。 材料耐油性能測試 ..................................................................錯誤 !未定義書簽。然而迅猛發(fā)展的塑料工業(yè)為人們提供了方便的同時，也帶來大量的固體廢棄物，特別是一次性的塑料制品，如包裝袋、飲料瓶、農(nóng)用地膜等。但是，這 三種方法都存在著嚴(yán)重的缺點(diǎn)：填埋要持續(xù)浪費(fèi)大量的土地，對任何國家來說都越來越難以承受；焚燒會產(chǎn)生大量的二氧化碳，助長了溫室效應(yīng)，同時還會產(chǎn)生大量對人體有害的氣體；回收利用對工程塑料、飲料瓶等體積和重量大且有較高價值的產(chǎn)品有效，但 對于大量一次性制品，如垃圾袋、地膜、快餐盒、包裝袋等，無論從經(jīng)濟(jì)和實踐上講，回收利用都非常困難?？傊?，開發(fā)降解塑料無論從保護(hù)環(huán)境，還是從開發(fā)資源方面來說均有重要意義。同時它還具有普通塑料質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，其微生物降解的特點(diǎn)更是光降解太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 塑料所不能比擬的，降解的低分子物質(zhì)可以直接進(jìn)入生物體代謝，在組織培養(yǎng)、控釋藥物、體內(nèi)植入材料都有廣泛的應(yīng)用前景。 淀粉是較早被用來生產(chǎn)生物降解塑料的，而且產(chǎn)量最大。蛋白質(zhì)的加工性能、熱性能和機(jī)械性能較差，通過適當(dāng)?shù)臒帷A改性、交聯(lián)劑改性、填充改性等，都有利于蛋白質(zhì)塑料的加工，交聯(lián)劑處理可以加強(qiáng)蛋白質(zhì)分子間或分子內(nèi)的鍵合作用，改善蛋白質(zhì)塑料的機(jī)械性能和力學(xué)性能等；填充改性不僅保持模塑料的耐水性而且提高了它的機(jī)械強(qiáng)度。目前已工業(yè)化的主要代表品種是一些脂肪族聚酯，如聚己內(nèi)酯 (PCL)、 聚乳酸 (PLA)、聚琥珀酸丁二醇酯 (PBS)等。 PCL 是一種 半晶型的高聚物，結(jié)晶度約為45％左右，聚己內(nèi)酯的外觀特征很像中密度聚乙烯，乳白色具有蠟質(zhì)感。它可用作手術(shù)縫合線、醫(yī)療器材和食品包裝材料。reWorks、 Eeoehem 公司及日本島津公司、三井東亞化學(xué)公司等。已被用來制造在杯子、食品包裝、高爾夫球托等。但是，聚乳酸在實際應(yīng)用過程中還存在一些困難，如聚乳酸及其共聚物體系制品的強(qiáng)度需進(jìn)一步提高，生產(chǎn)成本需進(jìn)一步下降，需解決植入后期反應(yīng)和并發(fā)癥問題等等。測試結(jié)果顯示，牌號為 Bio． Flex 219F 的新型共混料可直接應(yīng)用在傳統(tǒng)吹膜生產(chǎn)線進(jìn)行加工。聚琥珀酸丁二醇酯 (PBS)具有良好的熱穩(wěn)定性和高分子量。近年來， BASF公司商業(yè)化生產(chǎn)了一種特殊類型的生物可降解聚酯，它的 單體組成為對苯二甲酸、脂肪酸和 l， 4．丁二醇，商品名稱是 Ecoflex，該產(chǎn)品的機(jī)械性能與低密度聚乙烯 (LDPLO）相近。主要有微生物聚酯和微生物多糖兩類，其中微生物聚酯方面研究較多。用這種生物塑料制成的材料可用于藥物釋放系統(tǒng)、植入體及一些痊愈后在人體中無害分解的器件 [6]。 這類產(chǎn)品不僅具有化學(xué)合成高分子材料的特性，還具有一些特殊性能，如生物可降解性、生物相容性、光學(xué)活性以及在生物合成過程中可利用再生原料等，在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、電子和食品等領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景，可望成為 一種替代傳統(tǒng)高分子材料的新型高分子材料。 最早的淀粉塑料是英國科學(xué)家 G． Griffin 提出的，他在 1973 年提出在石油基樹脂中 加入廉價的淀粉作為填充劑，可引發(fā)塑料生物降解的觀點(diǎn)，并發(fā)表了世界上第一個淀粉填充聚乙烯的專利。由于這些疏水性的高聚物與親水性的淀粉沒有相互作用的 功能基團(tuán)，因此它們之間相容性很差，產(chǎn)品的力學(xué)性能差。 (2)化學(xué)改性 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 淀粉分子鏈上含有多個羥基，在填充聚合之前預(yù)先使淀粉發(fā)生氧化、醚化、酰化等反應(yīng)。 在淀粉上接枝丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺等 [79]。 盡管通過改性能夠改善淀 粉與石油基樹脂的相容性，但是為了保證淀粉填充塑料具有良好的力學(xué)性能，淀粉填充量很低 (一般 5． 15％，通常小于 30％ )，而且只有淀粉可以降解，其中的塑料并不降解。 20 世紀(jì) 80 年代后期，國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)對淀粉填充型塑料進(jìn)行了大 量研究，曾經(jīng)是降解塑料的主要品種，高峰 時期生產(chǎn)線達(dá) N150 多條，年產(chǎn)能力在 20Kt／a 左右，產(chǎn)品有農(nóng)用地膜、快餐盒、垃圾袋、包裝材料等。 國內(nèi)外已有完全生物降解的淀粉塑料上市。 熱塑性淀粉 (TPS)材料的研究現(xiàn)狀 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 熱望性淀粉 (Thermoplastic starch,TPS)，也有稱為 “變構(gòu)淀粉 ”(De,structure starch)，通過一定的方法使淀粉結(jié)構(gòu)無序化，使之具有熱塑性。大多天然淀粉都是這兩種淀粉的混合物，兩者的比例因植物的品種和產(chǎn)地而不同。支鏈淀粉是淀粉顆粒中結(jié)晶的主要成份。它們各自的含量與直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例、分子量、支鏈淀粉外層支鏈的長度和支化度以及植物品種有關(guān)。 從熱塑性淀粉的制備工藝上看，傳統(tǒng)的塑料加工方法都有應(yīng)用。結(jié)果表明，碳原子數(shù)相對較少的乙二 醇和丙三醇的滲透能力更強(qiáng)，分子中含羥基較多的木糖醇和甘露醇與淀粉分子間作用力強(qiáng)，滲透能力相對較弱，但這幾種多元醇均能實現(xiàn)對淀粉的增塑，使淀粉具備熱塑性。這與益小蘇等的研究結(jié)果一致。 SEM 測試表明淀粉呈均一的連續(xù)相。Xiaofei Ma 從理論上比較了甲酰胺和甘油與淀粉形成氫鍵的能力，認(rèn)為甲酰胺比甘油更容易和淀粉形成氫鍵，并且用 FTIR 得以證實 (從紅外光譜上可以看到，甲酰胺的吸收峰強(qiáng)度更大 )。楊冬芝等 [16]的熱塑性淀粉的制備是以甘油為增塑劑，在高速混合機(jī)中混合 5min，然后在單螺桿擠出機(jī)中塑化擠出，溫度控制在 170℃ 以下，轉(zhuǎn)速控制在 40～ 60r／ min。但是在淀粉的熱塑性加工中，通常淀粉要含有一定量的水分。 Stepto 認(rèn)為加工中淀粉要含有一定量的水分，因為含水量低加工中淀粉會熱降解，所得制品也會因 溶脹而變形；含水量過高，淀粉塑化后形成的是凝膠而不是熔體。因此控制淀粉的含水