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一文读懂热塑性淀粉(TPS)与生物降解材料PBSA/PLA复合的制备方法
  发布日期:2021-04-07    浏览次数:202次     字体大小:【大】【中】【小】

近期,淀粉的需求量激增,市场上优质的淀粉可以说是供不应求,价格波动较大。热塑性淀粉(TPS)与PBSA共混,或引入PLA完成PBSA/TPS/PBSA复合材料基础配方,可形成力学性能优异且具有成本优势完全生物降解材料,在市场上具有广泛的应用价值。今天给大家分享一下淀粉与热塑性淀粉以及热塑性淀粉与生物降解材料PBSA/PLA的复合制备方法。


一、淀粉与热塑性淀粉(TPS)

淀粉广泛的分布于水果或植物果实、根蒂或叶片当中。全世界每年有高达数亿吨的淀粉产量,是众多可再生且可生物降解的资源当中的一种,有着来源广泛、价格低廉的优势。目前,总降解塑料产量中的2/3以上的产品都是淀粉类可生物降解塑料。


淀粉的基本结构单元是吡喃葡萄糖,按淀粉结构特点可以分为直链淀粉和支链淀粉。


1.jpg

支链淀粉结构


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直链淀粉结构


天然淀粉因具有微晶结构及粒状结构,不具有热塑加工性能。在外力、热和增塑剂协同作用下原有的结晶结构被破坏,淀粉就具有热塑加工性能。这类淀粉又称为热塑性淀粉,热塑性淀粉加工温度在105℃~190℃之间。


目前我国制备热塑性淀粉工艺路线大致有一下几种:

1.淀粉与增塑剂共挤出而成;

2.活性淀粉与可降解聚合物的复合;

3.通过接枝技术制备热塑性淀粉;

4.醚化改性淀粉并在骨架材料(如纤维素等)和增塑剂复合。



二、PBSA/热塑性淀粉(TPS)复合材料的制备


1.TPS的制备


在120℃烘箱内将玉米淀粉干燥5小时,确保水份在1%以内,然后按照100:20的质量比将玉米淀粉和甘油在高速混合机里混合,混合均匀后送入长径比为36:1的同向双螺杆挤出机中,以冷切方式造粒。从下料口开始到挤出机头结束的挤出机的各段螺筒温度设定为:80℃、110℃、130℃、130℃、130℃、130℃、120℃。螺杆转速为200r/min,喂料速度为50Kg/h,得到TPS,待用。


2.PBSA/TPS制备


将PBSA用80℃干燥5小时,在高速混合机中,同制备所得TPS分别以0/100,10/90,30/70、50/50的质量比高速混合,混合均匀后送入长径比为36:1的挤出机中,在130℃~150℃之间的加工温度下进行挤出造粒,制备得到不同TPS质量分数的PBSA/TPS复合材料。


三、TPS/PLA复合材料制备


1.TPS制备方法同上


2.TPS/PLA制备


在80℃烘箱中将PLA烘干5小时,确保水分小于600ppm,再高速混合机里同制得TPS按照配方表所示比例混合,混合均匀后送入长径比为36:1的挤出机中,从下料口开始挤出机头结束的挤出机的各段螺筒温度设定为130℃、150℃、150℃、160℃、165℃、160℃、155℃。螺杆转速为200r/min,喂料速度为50Kg/h,制备得TPS/PLA的复合材料颗粒。


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四、PBSA/TPS/PLA复合材料的制备

在80℃烘箱中将PBSA和PLA分别烘干5小时,确保水分小于600ppm,TPS的用量固定为30%,调整PLA与PBSA的用量。按下图配方比例分别在高速混合机里混合,混合均匀后送入长径比为36:1的挤出机中,从下料口开始挤出机头结束的挤出机的各段螺筒温度设定为130℃、140℃、140℃、150℃、150℃、140℃、130℃。螺杆转速为200r/min,喂料速度为50Kg/h,制备得PBSA/TPS/PLA的复合材料颗粒。


4.jpg


文章来源 :华南理工大学 钟宇科:丁二酸丁二醇酯—己二酸丁二醇酯共聚物/热塑性淀粉/聚乳酸复合材料的制备与性能研究




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