热塑性淀粉塑料的研究进展.pdf

塑料工业 第3l卷增刊 ·48· CHINAPLASlICSINDUSTRY 2003年10月 热塑性淀粉塑料的研究进展水 陈金周，李新法，刘宏治。王经武 (郑州大学材料工程学院，河南郑州450052) 摘要：综述了热塑性淀粉塑料的性能及研制中的淀粉塑化、重结晶，指出了研究中要解决的关键问题。 关键词：热塑性；淀粉；生物降解；进展 迅猛发展的塑料工业在给人类带来诸多方便的同 量降低。这一变化被认为主要发生在支链淀粉分 时，也带来了大量的固体废弃物，尤其是一次性使用 子【4J。因此根据淀粉塑化程度的不同，所得的材料 塑料制品，如食品包装袋、饮料瓶、农用薄膜等。据 往往是由残余的膨胀淀粉颗粒，部分熔融、变形和破 统计，高分子材料垃圾已占现有工业垃圾的8％(质 碎的淀粉颗粒，完全熔融塑化后的无定形态，以及淀 量分数)和18％(体积分数)，而其中的40％是来粉的重结晶所构成的复合相体系。 自于包装材料…。由于这些材料体积大、难降解， 由于淀粉本身微观结构的复杂性导致了TPS的 而且使用时间短，使用后大量残留在公共场所、海洋 加工比通用塑料的加工复杂得多。通用塑料的加工主 和耕地土层中，严重污染了生态环境，成为世界性的 要是一个熔融一凝固的过程。而嗍加工过程中则 公害，同时也严重影响了社会经济和环境的可持续发 涉及到塑化、熔融、体积膨胀、降解以及淀粉的各种 展，因此解决“白色污染”问题已迫在眉睫。越来 物理化学反应。其中，可塑化过程尤为重要。淀粉基 越多的学者提倡开发和应用可替代现有通用塑料的降 材料的加工性能由淀粉的可塑化程度来控制…。可 解塑料。这不仅被认为是一条解决“白色污染”的 塑化程度受增塑剂用量和加工工艺参数影响。一般升 有效途径，而且降解塑料中以淀粉为代表的天然高分 高温度，提高螺杆转速以及延长物料在料筒中的停留 子材料，具有来源丰富，价格低廉并可再生的优点。 时间均有利于提高淀粉的可塑化度。 总之，开发降解塑料无论从保护环境，还是从开发资 TPS的加工温度范围在120—220oC之间”o(也 源方面来说均有重要意义。本文介绍了热塑性淀粉 有人认为在100—200oC范围内∞1)，合适的温度不 仅取决于淀粉种类，增塑剂用量及种类，另外还与转 (TPS)塑料的塑化加工方法、重结晶及与性能变构 淀粉的不同之处，讨论了研究中存在的问题。 速以及螺杆的形状有关。由于淀粉基塑料在较高温度 下易降解，因此必须使其在料筒中短时间停留。 1 TPS的塑化Jjn-r TPS加工过程中，增塑剂起到了重要的作用，其 由于淀粉分子中含有大量羟基，分子间及分子内 中水是最常用的增塑剂，与食品加工不同的是，淀粉 氢键作用很强，从而导致其熔融温度高于分解温度而 基塑料加工中水含量一般控制在20％以下，但由于 难于用热塑性塑料的成型方法加工。因此要使原淀粉 水在加工中不稳定、容易挥发，因此常用高沸点的增 具有热塑性，必须使淀粉分子变构且无序化，形成具 塑剂来代替水。这类增塑剂主要为多元醇类，如甘 有热塑性的淀粉树脂。全淀粉塑料的生产原理是在热