淀粉作為一種天然生物高分子材料,具有資源豐富、價格低廉和可再生的優點。與傳統塑料(如PP、PE)相比,淀粉塑料更符合環保要求,因此備受關注。全淀粉塑料以淀粉為主要原料,添加少量助劑加工而成,具有完全生物降解的特性,未來發展潛力巨大。
本研究探討了淀粉種類、增塑劑、其他助劑及熔融溫度對全淀粉塑料流變性能的影響,分析了其流變行為。
淀粉種類與含水量對流變性能的影響
隨著剪切速率的增加,剪切應力增加,表觀粘度降低;
含水量增加時,熔體表觀粘度和剪切應力均下降,表明水對淀粉塑料具有增塑作用。
潤滑劑對流變性能的影響
潤滑劑的加入降低了熔體表觀粘度,提高了流動性;
潤滑劑中的長鏈柔性亞甲基起到增塑作用,降低了體系的粘流活化能;
潤滑劑還兼具熱穩定劑和脫模劑的功能,改善了制品色澤和脫模性。
溫度對流變性能的影響
隨著溫度升高,熔體表觀粘度降低,符合聚合物熔體流動的自由體積理論;
在較低溫度(如130℃~140℃)時,表觀粘度隨剪切速率下降幅度較大,可能是由于部分淀粉粒子未完全熔融;
當溫度達到140℃~150℃時,淀粉結晶完全熔融,進一步提高溫度對表觀粘度影響甚微,此時成型制品表面外觀及塑化效果最佳。
流變行為的影響因素
淀粉增塑體系熔體的流變行為受淀粉種類、增塑劑(水和甘油)、潤滑劑含量和溫度等因素影響。
剪切速率的影響
當剪切速率小于1500 s?1時,表觀粘度隨剪切速率增加而降低;
當剪切速率大于1500 s?1時,表觀粘度受剪切速率影響較小。
耐水性問題
由于淀粉分子中含有大量親水性基團(羥基),導致制品耐水性差,尤其在潮濕環境下力學性能顯著下降,需進一步研究改善。
PU泡沫塑料
國產PU泡沫與美國產PU泡沫的靜態壓縮應力-應變曲線幾乎重合,表明兩者靜態壓縮特性基本相同。
PE泡沫塑料
當應變小于35%時,美國曲線略低于國產曲線;
當應變在35%~55%時,兩條曲線重合;
當應變大于55%時,美國曲線上升較快,但整體特征相似。
PS泡沫塑料
當應變小于10%時,曲線特征基本相同;
當應變在10%~60%時,美國曲線趨于平緩,國產曲線應力變化較大;
當應變大于60%時,兩條曲線特征接近。
總結:國產緩沖材料的靜態壓縮特性與美國緩沖材料非常接近,但國產材料的穩定性仍需提升。
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