吹膜法制備全生物降解農(nóng)膜的研究.pdf

1、隨著世界能源危機(jī)的加劇和“白色污染”對環(huán)境的嚴(yán)重破壞，尋找通用塑料的代替品已經(jīng)成為各國的研究重點(diǎn)，研究“綠色高分子”逐漸受到重視。淀粉是自然界豐富的可再生資源，它無毒無害，可完全生物降解，因此其開發(fā)應(yīng)用是全生物降解材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。然而較差的力學(xué)性能與防水性能卻限制了其應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)研究證明：淀粉經(jīng)過酯化改性大大提高了它的防水性，同時(shí)對淀粉進(jìn)行交聯(lián)、增塑、增強(qiáng)處理，可以顯著提高淀粉薄膜的強(qiáng)度、韌性和防水性能。本試驗(yàn)采用可以降解的合成

2、高分子聚乙烯醇(PVA)為基礎(chǔ)原料，在此基礎(chǔ)上添加經(jīng)過改性的淀粉，采用吹塑成膜工藝，制造全生物降解薄膜，因而為解決全球性塑料污染問題提供了一條可靠途徑，具有廣闊的開發(fā)前景。 本課題綜述了降解塑料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并針對目前降解塑料中存在的問題，提出了研究開發(fā)具有良好力學(xué)性能和防水性能的淀粉基-全生物降解薄膜的新思路：以玉米淀粉(ST)和聚乙烯醇(PVA)為主要原料，采用化學(xué)改性再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混等方法，通過吹膜工藝

3、制備全生物降解薄膜。本研究的創(chuàng)新之處在于：在試驗(yàn)室里篩選出了PVA的非水塑化劑，實(shí)現(xiàn)了PVA的熔融干法吹膜，對淀粉進(jìn)行化學(xué)修飾后與合成高分子共混，較徹底地改變了淀粉的親水性，提高了淀粉的強(qiáng)度和韌性；在工藝上，用吹膜工藝法制造淀粉基-全生物降解農(nóng)膜。提出了高分子設(shè)計(jì)方法在全生物降解農(nóng)膜上的應(yīng)用。 本研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：1.篩選出了聚乙烯醇(PVA)的非水增塑劑，在DSC圖譜上可以看出，在增塑劑甲酰胺的作用下，PVA的熔融溫

4、度大大下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于了它的分解溫度。從而順利地實(shí)現(xiàn)了PVA的熔融吹膜。淀粉和PVA可以很好的互混，在綜合考慮成本及各種工藝條件后將淀粉與PVA的比例定為1：1。 2.SP膜的增塑劑為協(xié)同增塑劑，正交試驗(yàn)確定了其最佳協(xié)同增塑反應(yīng)的增塑劑用量：甲酰胺為8％，乙二醇為8％，甘油和水的混合物為4％：增塑劑的總用量占ST和PVA干重的20％。 3.在試驗(yàn)室里確定了多羥基分子增塑劑與少羥基分子增塑劑的區(qū)別。少羥基分子增塑劑對膜的

5、力學(xué)性能影響顯著，可以大大降低膜的拉伸強(qiáng)度及提高膜的斷裂伸長率。而多羥基分子增塑劑對膜的力學(xué)性能影響較小。采用這兩種類型的增塑劑混合增塑ST和PVA，有利于提高薄膜的力學(xué)性能。 4.加入交聯(lián)劑可以提高SP膜的防水性，確定交聯(lián)劑的用量為3.5％，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。 5.研究了聚乙烯醇薄膜的最佳工藝條件：螺桿轉(zhuǎn)速為18r/min、塑化溫度為120℃。 6.通過紅外光譜、X-射線衍射和熱差圖譜的結(jié)構(gòu)分析表明：

6、交聯(lián)劑在ST和PVA分子間形成了化學(xué)交聯(lián)鍵，并形成特定的致密均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。增塑劑使PVA的熔融溫度下降。 7.膜的土埋降解、微生物降解試驗(yàn)表明：淀粉薄膜具有良好的生物降解性能，其生物降解率隨PVA、交聯(lián)劑用量的增加而降低，因而可通過控制該二者的用量來實(shí)現(xiàn)降解時(shí)間人為控制的目的。 以上的基礎(chǔ)研究以改性淀粉和降解高分子材料作為原料，用吹膜法制造全生物降解薄膜，為消除“白色污染”，增加作物收成，提供了一定的理論依據(jù)和實(shí)際