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膨润土改性淀粉环保性复合材料(简称BMSC)
熔融插层法生产有机膨润土/聚乙烯醇/淀粉复合材料
文章来源: 发布时间:2015-03-30 15:54:33
 

    前言:

    聚乙烯醇/淀粉已成功的实现熔融塑化挤出,在本技术的基础上引入以有机膨润土,由于膨润土矿物独具的层片状结构,可以通过物理,化学方法将有机阳离子或极性有机分子插入,在剪切力作用下将层状膨润土分散在聚合物机体中。因为PVA/淀粉与膨润土有很好的界面相容性。因此能够有效地提高强度和降低成本。

    一、产品的意义

    随着人类对环境意识的提高,并致力于开发适应环保的新材料。目前国内外投入大量人力物力开发出替代石油资源的新环保塑料,作为环保型塑料开发的有例如:PLA、PCL、PHA、PBS、PBAT、PPC、PVA、TPS等并取得非常有效的成果。本研究项目是PVA /淀粉/膨润土复合材料:其目的是节省资源、降低成本,提高功能,满足需求的市场,因为淀粉更作为一种重要的天然原料应用工业领域中,比如在包装上用淀粉发酵成葡萄糖,在经聚合成聚乳酸。生产一吨聚乳酸得需要1.7-2.0吨淀粉。这样就会大量消耗淀粉,我们经过多年潜心研究,成功的实现无需发酵、聚合经过改性实现淀粉充分塑化,即可塑性淀粉与PVA/膨润土形成新的完全生物降解材料。

    二、降解机理

       膨润土改性淀粉环保性复合材料(简称BMSC)降解过程不是单一机理,而是在复杂的生物物理,生物化学,酶的作用的多种结果,其生物物理作用在富含维生物(如细菌,霉菌)的土壤、污水、海水的环境中。淀粉逐渐被侵蚀、分解直至消失。生物化学作用,淀粉作为微生物的弹源,促进了微生物生长,使其大量繁殖并渗透到聚合物内部,对聚合物作用产生CH4,CO2,H2O等。酶的作用-微生物代谢产生的水溶性酶附在微生物表面发生一系列反应,使其发生氧化作用而分解。


    三、淀粉的塑化机理

    淀粉分子式为(C6H12O5)n,是一种多羟基天然高分子化合物,可以看作是b-葡萄糖单元缩聚而成的多糖,分子间以氢键相互缔合成为淀粉颗粒,溶解性很差,亲水但不溶水。

    淀粉塑料机理就是在热力场、外力场和增塑剂作用下破坏原有结晶结构,使分子结构无序化,实现由晶态向非晶态的转化,从而使其在分解前实现熔融,即淀粉颗粒的破碎淀粉分子内和分子间的氢键作用被削弱。

    增塑作用是玻璃化温度降低,增加塑性。一种是非极性增塑,它的作用是插入到高分子链之间,增大高分子链距离,从而削弱它们的范德华力,二是极性增塑。它的作用是聚合物与聚合物相混时,升高温度使聚合物分子热运动变得激烈,于是链间作用力减弱,分子间距离扩大,小分子增塑剂钻到大分子聚合物链间,这样增塑剂的极性基因与高聚物分子的极性基本相互作用代替高聚物极性分子间作用。


    四、淀粉塑化加工方法

    该技术特性是淀粉颗粒经粉磨≤100目,其水分≤12%在高速混合机中,升温加热至50-120℃间分别将增塑性、改性剂等加入预增塑处理10-60分钟冷却至室温,熟化12-24小时在置于双螺杆挤出造粒机或优选单螺杆双阶式往复挤出造粒机,在强剪高混热压状态下增塑改性,即完成本淀粉塑料的改性。

    其中淀粉塑化剂为自制,它是由多元醇、胺类塑化剂在催化剂、扩链剂作用下,加成反应,使部分小分子成大分子,并由此克服单一组分或简单多组分的混合,塑化效果不理想,而成为多元酯化反应与醚化反应,多重反应作用下实现淀粉真正意义的塑化。

    其工艺流程:

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工艺流程图

    五、膨润土改性淀粉环保性复合材料(简称BMSC)应用效果


    1、该改性方法实现了淀粉,PVA塑化并可任意状态下熔融加工。

    2、提高加工型、流动性及透明性。即可吹塑、注塑、挤出片材、发泡等、

    3、克服了淀粉的可逆性及重结晶现象,拓展了应用领域。

    4、优异的物理性已达到或接近部分塑料的性能,淀粉塑料拉伸强度15-20Mpa与已有技术较好的比全淀粉的拉伸强度8-10Mpa。

    5、实现完全生物降解,生成H2O、CO2,废弃后无任何污染,是真正意义上的完全降解塑料。

    6、操作简单而易实现工艺化生产,规模化生产、投资少的特点。

    7、可以与多种生物基树脂共混,如PLA、PCL、PBS、PHA、PVA、PPC等,实现了从填充型变成热塑性,提高性能。

    8、极低的成本为全生物降解塑料带来巨大的市场空间和提高竞争力。

    9、所添加的塑化剂、助剂是可以降解的不含任何石油基产品和有害成分、重金属等。


    六、膨润土改性淀粉环保性复合材料(简称BMSC)经济效益分析

    1、淀粉30-80%、有机膨润土1-5%,塑化剂20%、改性剂3%,改性剂加工费熔融挤出造粒总费用大约在7000元-8000元/吨左右。

    2、PVA/淀粉塑料可以填加有机材料,有机膨润土也可以作为无机填料,填加量可以从5-20%,并广泛应用在注塑、模塑等领域,其颗粒成本可以12000元-16000元/吨左右。

    3、淀粉/膨润土可以大填充量的加入到PLA、PCL、PBS、PVA、PPC等有效的降低它们的成本。

    4、淀粉塑料与可塑性PVA树脂共混制备双向拉伸模,应用领域得到进一步的扩展。如工业装饰材料保护膜、胶带纸、抗静电包装等。


    七、膨润土改性淀粉环保性复合材料(简称BMSC)展望

    由于淀粉塑料实现可塑性并能独立使用,又能与多种聚合物混合使用,其市场空间极其巨大。

    由此可以拉动农民的收入,又可以拉动生物基树脂的企业新的产品应用领域。

    该技术成功就可以替代或部分替代节省因做PLA而造成大量淀粉资源的消耗。

     澳门新葡萄娱乐9455专注于研发,生产和销售膨润土改性淀粉环保性复合材料(简称BMSC),欢迎前来洽谈合作!


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