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高分子基生物降解塑料結(jié)構(gòu)特點及研究現(xiàn)狀

發(fā)布時間:2013-03-22 來源: 環(huán)球塑化網(wǎng) 專題: 塑料資訊 打印
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  線性脂肪族聚酯聚-已內(nèi)酯、聚L-乳酸、聚乙交酯及其共聚物已被生物醫(yī)學工程廣泛應用,如整形修外科、骨折內(nèi)固定裝置及其緩釋藥物控制體系,展現(xiàn)其高度生物相容性、生理無毒性和生物可降解性。微生物產(chǎn)生型的生物降解性能最為優(yōu)異,但由于復雜的制備過程導致價格較高;合成高分子型聚合物用塑料的最大缺點在于熔點太低,結(jié)晶度太高;天然高分子型主要是多糖基復合高分子及蛋白質(zhì)復合高分子,可用作生產(chǎn)物降解高分子的原料,它們在自然界資源豐富、易分解、無毒、生物相容性好,一直受到人們關(guān)注。本文主要介紹天然高分子基生物降解塑料結(jié)構(gòu)特點及研究現(xiàn)狀。

  以纖維素為原料通過酰氯酯化法對纖維素進行改性,制備出取代度不同的纖維素酯。通過對其反應條件、結(jié)晶性能、熱性能、生物降解性能的研究,得出長支鏈纖維素酯均為良好生物可降解性物質(zhì)。細茵對纖維素酯的降解起主要作用,真菌次之、放線菌最小。土埋CO2釋放量測試結(jié)果表明,合成的纖維素酯能夠在土壤中降解。但制備條件苛刻,腐蝕設備嚴重,成本高。采用物理方法對天然纖維素進行改性,例如高壓熱蒸汽對纖維素進行閃爆處理,改變其超分子結(jié)構(gòu),使纖維素直接溶于稀堿溶液,制備高品質(zhì)、多相反應難以合成的功能纖維素衍生物,實現(xiàn)這項技術(shù)的工業(yè)化將是天然纖維素工業(yè)的一場革命。

  利用擠出機、煉塑機、反應鍋系統(tǒng)、流延機等設備將淀粉按不同的配方與水、纖維素、增塑劑及抗氧劑等高速率混合,擠出塑化,控制溫度及轉(zhuǎn)速,再冷卻粉碎造粒,進行吹塑、注塑、壓注、壓片和吸塑等加工成型,或者原料配方通過反應鍋系統(tǒng)共混,然后通過流延機流延并干燥成膜。研究表明,天然淀粉分子間以氫鍵相互作用形成微晶結(jié)構(gòu)完整顆粒,團粒內(nèi)分子在溫度升高分解,不具熱塑性,增塑后,分子間氫鍵作用削弱,擴散能力提高,玻璃化溫度降低,分解前實現(xiàn)了微晶熔融,有雙螺旋構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)線團構(gòu)象,具備熱塑性,可進行塑性加工。全淀粉型理化變化比人工合成塑料復雜,但熱穩(wěn)定性好、安全區(qū)寬,操作不困難。擠出時熔體為Bingham流體,在低剪切速度下沒看到牛頓平坦區(qū),而表現(xiàn)出快速上升,產(chǎn)生屈服應力,即使熔解聚合物流動的應力,由于熔體的Bingham流體特性,熔體僅在施加高于屈服應力的剪切力時才開始流動,加工行為類似合成聚合物。整體上講,全淀粉塑料產(chǎn)品推廣仍存在一些問題,比如由于淀粉本身結(jié)構(gòu),難生產(chǎn)厚度小于0.02mm的超薄膜,吹塑成型的瓶類制品易碎,制品耐性差,尤其在南方,濕度超過60%,淀粉塑料明顯吸收水分,導致制品發(fā)霉及強度變差。

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