淀粉系列可降解塑料 1. 淀粉系列可降解塑料概况 淀粉系列可降解塑料是降解塑料家族的一大类，它泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，以天然淀粉为填充剂和以天然淀粉或其衍生物为共混体系主要成分的塑料都属于此类。 淀粉作为一种天然高分子
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，在降解塑料中扮演了非常重要的角色，在开发降解性聚合物上具有潜在优势。淀粉在各种环境中都具备完全的生物降解能力；塑料中的淀粉分子降解或灰化后，生成CO2和H2O，不对土壤和空气产生毒害；采取适当的工艺使淀粉热塑性化后可达到用于制造塑料材料所需的机械性能；淀粉是可再生资源，取之不尽，开拓淀粉的利用有利于农村经济发展。此外淀粉还是制备聚乳酸的原材料，由其发酵可得到乳酸单体。 到目前为止，淀粉塑料已经历了三代产品，第一代产品是7%~30%淀粉很聚烯烃（如PE,PP）共混物，淀粉降解后留下一个多孔聚合物不能在降解；第二代产品是用大于50%的淀粉和亲水性聚合物进行活性共混得到的，淀粉和亲水性聚合物之间发生较强的物理和化学作用，并以连续相存在，这种材料显示较好的生物降解性，其力学性能介于LDPE和HDPE之间；第三代产品是将热塑料淀粉(TPS).天然淀粉.高直链淀粉或直链淀粉在不加聚合物和高温高湿高压的条件下进行挤塑或注塑得到的全淀粉塑料，由于材料脆性较大，必须添加增塑剂。前两代均为淀粉添加型，第三代为天然高分子利用性。 2. 淀粉系列可降解塑料主要类型 2.1淀粉填充型可降解塑料 淀粉填充型可降解塑料属于崩坏型塑料，其配方至今仍是填充体系的经典模式，组成为天然淀粉，油酸乙酯，油酸与低密度聚乙烯，通过开炼出片，切粒等工艺形成母粒。其制造工艺均是在石油基塑料树脂中加入淀粉和各种不同的添加剂，再成型加工而成。淀粉填充型塑料主要原料仍是通用塑料，淀粉在其中的含量为7%~30%，由于淀粉性脆且易吸水，加入的淀粉一般要经过表面疏水处理和塑化处理。根据淀粉改性工艺不同分为以下两类。 2.1.1物理改性淀粉基塑料 这类塑料油物理MATCH_
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_1713891729435_0处理淀粉，改性后与通用塑料共混而得。 2.1.2化学改性淀粉填充塑料 这类塑料由淀粉经化学改性后填加到树脂中得到。通常是吧淀粉与具有PE类似结构的其他乙烯基单位接枝共聚后形成改性淀粉，然后加入到淀粉与聚合物的混合体系中，就可制得均匀的分散体。 2.2全淀粉热塑性塑料 全淀粉热塑性塑料淀粉含量在90%以上，添加的其他组分也是可降解的。其制造原理是使淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性能的热塑性淀粉，其淀粉分子构型发生改变，但其化学结构并没有改变。其熔体在150~230。C间表现出在通常加工方法的时间范围内的化学与流通性的稳定性，因此又称为热塑性淀粉树脂。其成型加工可沿用传统的塑料加工设备，如挤出，注塑，压延和吹塑等。不过传统塑料在加工时含水率应控制在几乎无水的程度，而全淀粉塑料加工时则应具有一定量的水分，且温度不能过高，以避免烧焦。 2.3淀粉与其他可降解材料的共混材料 提高淀粉塑料中的淀粉含量一方面可以降低成本，另一方面可增加降解性。填充型和双降解型淀粉塑料的一个明显缺点是淀粉含量太低，即降解成分太少。若提高其淀粉含量，则力学性能又太差，无法实际应用。共混型淀粉塑料介于淀粉热塑性塑料和填充型淀粉塑料之间，其淀粉含量一般在30%~60%，它是将淀粉与天然大分子如果胶，纤维素，半乳糖，甲壳素等复合成完全生物可降解材料，用于制备包装材料或食品容器。 2.4天然淀粉利用型 如前所述，填充型淀粉塑料和双降解淀粉塑料均因存在大量难降解的塑料树脂而难以为人们所接受，全淀粉热塑性塑料则由于价格太高而无法与通用塑料竞争。 江西科学院利用冲压成型工艺研制出全天然淀粉一次性餐具，其主要原料全部是天然产物，如淀粉及少量的纤维素和天然食用胶等助剂，其生物降解性能非常好。 该产品所用的主要原材料有淀粉（品种不限，可以是玉米，红薯，木薯，马铃薯，芭蕉芋，大米，小麦，和野生植物淀粉等）和无毒纤维(如草纤维，农作物秸秆，棉短绒等)，可以是其中的任何一种，也可以是其中几种的复合，其中淀粉为主要原料，约占80%。辅料为热熔黏剂（一般用食用天然胶）以及抗氧化剂，增塑剂和其他助剂等。该产品具有一定的力学性能，但防水性能较差，进行大规模生产还需进一步探索。 3淀粉基降解塑料材料的主要内容 3.1材料的力学性能 在淀粉型共混材料中，淀粉的加入一般会降低材料的力学性能，而且随着淀粉添加量的增加这种影响更加明显。淀粉的加入会极大地降低材料的断裂伸长率，对淀粉，PE共混体系情况也如此，因而需采用一些有效的方法改善淀粉共混体系的力学性能。 3.2淀粉的改性 淀粉含有大量的极性集团—OH，因此与非极性聚合物的相容性不好，对淀粉进行疏水处理是提高混合物材料相容性和力学性能的关键。可以采用硅烷偶联剂对淀粉进行疏水处理，或者先将淀粉进行酯化或醚化改性，然后再与合成树脂共混。淀粉疏水处理的另一有效方法是淀粉与疏水单体的接枝共聚。 3.3淀粉的粒度和含水量 淀粉的粒度大小直接影响淀粉在基质中的分散均匀性和成膜制品的厚度。淀粉颗粒越细，分散的越好，材料的力学性能就越高。而吹制膜制品要求原料的含水量低于10%，否则吹出的膜带有鱼眼，力学性能大幅度下降。因此，控制淀粉的含水量，降解母料的防潮和防吸水等方面的研究也非常重要。 3.4添加助剂的研究 为了改善淀粉填充塑料的加工流动性，防止塑料降解中产生的自由基引起的交联作用等问题，人们也在研究和筛选增塑剂等一些合适的助剂。 3.5淀粉塑料材料降解性研究 淀粉基生物降解塑料材料常见的生物降解性的直观研究方法有两种：一种方法是通过测试材料在降解过程中断裂伸长率的变化，评价材料的降解性；另一种方法是在微生物实验中观察基质材料的霉菌生长情况。
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