Желаете ли най-новата технология за модифициране на биоразградима пластмаса на базата на нишесте?
От 30-те и 40-те години на миналия век пластмасата се превръща в четвъртия основен нов вид основен материал след стоманата, дървото и цимента поради своите предимства на лекото тегло, ниската цена и силната пластичност. Пластмасовите изделия с общо предназначение се изхвърлят в големи количества и полученото" бяло замърсяване" е причинил огромен натиск върху екологичната среда. В същото време петролът като невъзобновяем ресурс в крайна сметка ще бъде изчерпан.
Следователно през последните години страните по света последователно издават&"; пластмасови лимитни поръчки GG"; да насърчи практикуващите и потребителите да използват зелени и екологични разградими пластмаси чрез всеобхватни забрани, доброволни споразумения и други методи.
Видове разградими пластмаси
Поликапролактон (PCL)
Полимлечна киселина (PLA)
Поливинилов алкохол (PVA), полихидрокси
Алкилов естер (PHA)
нишесте
Целулоза
Натриев алгинат (SA)
Хитозан (CS)
Пластмаси на биологична основа на протеинова основа
Нишестето е естествено и възобновяемо полимерно съединение. Поради изобилието, лесната наличност и ниската цена, той е предпочитан от разградими пластмаси.
Понастоящем разградимите пластмаси на базата на нишесте представляват около 50% от съществуващите разградими пластмаси в търговската мрежа и се използват широко във филми за опаковане на храни, селскостопански филми за мулчиране, кутии за пяна от пластмаса и медицински скелета за инженерни кости.
Въпреки това, в сравнение с традиционните пластмаси, механичните свойства и бариерните свойства на разградимите пластмаси на базата на нишесте са значително намалени и те не могат да бъдат рекламирани допълнително в търговската мрежа. Следователно физическата или химическата модификация на нишестето е много важна.
Омрежването е един от основните методи за модифициране на нишестето. Твърдо свързаната триизмерна мрежова структура, образувана чрез омрежване, подобрява междумолекулното взаимодействие, като по този начин се получава разграждащ се материал с добра топлоустойчивост, водоустойчивост, висока якост и гъвкавост.
Структурата и свойствата на нишестето
Нишестето е полимерен въглехидрат, образуван чрез дехидратация и полимеризация на множество глюкозни молекули.
Нишестето присъства широко в корените, грудките, плодовете и листата на висшите растения под формата на гранули. Понастоящем основните култури, които произвеждат нишесте, са пшеница, царевица и картофи.
Нишестето се състои главно от амилоза и амилопектин:
Амилозата е силно кристална и може да се разтвори в гореща вода, без да се превърне в паста;
Амилопектинът е неразтворим в студена вода, но набъбва в паста с гореща вода.
Различните източници на нишесте имат различно съдържание на компоненти и различни свойства. Цялостно сравнение на множество свойства, картофеното нишесте има по-добра анти-регресия и прозрачност и най-добрата устойчивост на плесени, механични свойства и водоустойчивост и е най-подходящо за приготвяне на мембранни материали.
(а) амилоза (б) амилопектин
Сравнение на състава и свойствата на нишестета от различни източници
Метод на омрежване на разградима пластмаса на базата на нишесте
Омрежването е процес, при който линейни или разклонени полимерни вериги са свързани чрез ковалентни връзки, за да образуват мрежа или насипен полимер. Съгласно различни методи на омрежване, омрежените пластмаси на основата на нишесте могат да бъдат разделени на химически омрежени деградируеми пластмаси на базата на нишесте и фоторазградими пластмаси на базата на нишесте.
01
Химично омрежване
Химичното омрежване е реакцията на омрежващ агент, съдържащ бинарни или множество функционални групи с хидроксилните групи на молекулите на нишестето, за да образува групи като диетерни връзки или диестерни групи, като по този начин омрежва множество молекули на нишесте, за да образува пространствена мрежа Квадратната структура на полимера.
Често използваните омрежващи агенти са глутаралдехид, епихлорохидрин (ECH), натриев триметафосфат (STMP), лимонена киселина (CA) и ябълчена киселина. Свойствата на разградимите пластмаси на базата на нишесте, приготвени от различни омрежващи агенти, също са различни.
Лимонена киселина
Омрежен филм с адипинова киселина има най-добрите свойства на пропускане на светлина и бариера. Омреженото фолио с борна киселина има най-висока якост, докато омреженото фолио CA има най-добра гъвкавост; микротопографията показва, че омрежените филми с адипинова киселина и боракс са по-добри от борната киселина. Омреженото фолио има по-еднородна структура и е по-подходящо за приготвяне на нишестени / PHA композитни филми.
Сканираща електронна микрография на всяка проба
През последните години, с енергичното популяризиране на концепциите за опазване на околната среда, тип&от типа CA; нетоксичните омрежващи агенти стават все по-популярни сред изследователите и се превръщат в основните омрежващи агенти за омрежване на разградими пластмаси на базата на нишесте.
Разградима пластмаса на базата на нишесте
Според времето на добавяне на омрежващ агент, химичното омрежване може да бъде разделено на:
Омрежване (т.е. добавяне на омрежващ агент, за да реагира по време на формоване на полимер)
След омрежване (т.е. след като материалът се формира, омрежването настъпва между молекулите чрез метода за потапяне в разтвор на омрежващ агент).
Ако необходимата степен на омрежване не може да бъде постигната чрез използване на омрежване, може да се помисли за омрежване. Повечето от реакциите на омрежване се провеждат в течността с нишестена паста и реакционната температура трябва да достигне желатинизиращата температура на нишестето.
02
Фотокросинг
Фотоомрежването е метод за добавяне на фотосенсибилизатор към системата на нишестето, за да се разложи на свободни радикали под облъчване с ултравиолетова светлина (UV) и да използва фотосенсибилизатора за полимеризация на хидроксилните групи в нишестето, за да омрежи молекулите на нишестето. .
При фотоомрежването за приготвяне на разградими пластмаси на базата на нишесте, дозата на радиация и концентрацията на фотосенсибилизатора са най-важните фактори, влияещи върху степента на омрежване на материала.
В сравнение с химическия метод за омрежване, методът за фотоомрежване не изисква хидротермално оборудване и реагенти за омрежване, по-безопасен е и по-екологичен и е лесен за работа и реакцията е лесна за управление. Той може да бъде адаптиран към мащабно непрекъснато производство на материали и е подходящ за хидрогелове на биологична основа. , Изготвяне на материали за доставка на лекарства и др.
Ефектът на омрежването върху свойствата на разградимите пластмаси на базата на нишесте
01
Водоустойчивост
Водоустойчивостта е едно от важните условия за тестване на стандартите за приложение на биоразградими мембранни материали. Въпреки това, поради естествената хидрофилност на нишестето, филмовите материали на базата на нишесте обикновено проявяват по-силна хидрофилност и по-висока пропускливост. Модификацията на омрежване прави нишестето с плътно свързана триизмерна мрежова структура, която може ефективно да предотврати навлизането и миграцията на водните молекули. Водопоглъщането, набъбването и скоростта на предаване на водни пари (WVP) често се използват за характеризиране на водоустойчивостта на материали на базата на нишесте.
Основен филм за нишесте
02
Механично поведение
При ежедневното производство и живот опаковъчните филмови материали трябва да имат известна здравина и гъвкавост, за да запазят своята цялост по време на обработката. Омрежването създава междумолекулни и вътремолекулни връзки, прави молекулните вериги на скорбялата по-дълги и подобрява междумолекулните взаимодействия, което води до повишена якост на опън на материала и намалено удължаване при скъсване.
Най-общо казано, добавянето на малко количество омрежващ агент може да отговори на изискванията за ефективност на продукта. Когато степента на омрежване е ниска, дължината на нишестените молекули, налични за плъзгане, се увеличава. С непрекъснатото увеличаване на степента на омрежване се подобряват междумолекулните и вътремолекулните взаимодействия и се увеличава якостта на опън, но в същото време се ограничава и междумолекулното приплъзване, което води до намаляване на удължението при скъсване на материала и показва крехкост.
Нишестето има изключително силна хидрофилност. Ако съдържанието на нишесте в системата е твърде голямо, междумолекулната сила ще бъде отслабена, след като материалът абсорбира вода, което значително намалява якостта на опън на материала.
В допълнение към степента на омрежване и съдържание на нишесте, относителната влажност също има по-голямо влияние върху механичните свойства на разградимите пластмаси на базата на нишесте. Когато относителната влажност е 40%, механичните свойства на листовете на базата на нишесте са най-добри. Твърде ниската относителна влажност може да направи материала чуплив и да се счупи на парчета при разтягане; когато относителната влажност е твърде висока, голямо количество водни молекули навлизат в пластмасовия лист като пластификатор и якостта на опън намалява.
Времето на втвърдяване и температурата на втвърдяване също са важни фактори, влияещи върху неговите механични свойства. Когато съдържанието на окислена захароза е 5 тегловни%, съдържанието на глицерол е 15 тегловни%, времето на втвърдяване е 5 минути, а температурата на втвърдяване е 180 ° C, механичните свойства на нишестения филм са оптимални (якостта на опън е 23MPa, удължението при скъсване е 60%).
Когато времето за втвърдяване е кратко, омрежването не е достатъчно, за да се образува мрежа между молекулите на нишестето и междумолекулното взаимодействие е слабо. Ако времето на втвърдяване е твърде дълго, скелетът на нишестето ще бъде разрушен, което ще доведе до намаляване на якостта на опън и удължаване при скъсване. В същото време омрежването изисква достатъчно висока температура на втвърдяване, за да осигури ефективно отстраняване на водните молекули от реакционната система на омрежването.
Пластмасови суровини на базата на нишесте
Добавеното количество пластификатор не трябва да бъде твърде много. Пропускливостта на нишестения филм се увеличава с увеличаване на концентрацията на пластификатора, но когато концентрацията му надвиши критичната граница, ще настъпи разделяне на фазите. В допълнение, някои омрежващи агенти могат едновременно да функционират като омрежващи агенти и пластификатори във филмови материали на основата на нишесте.
CA има такъв двупосочен ефект. Когато съдържанието на CA надвишава 10 тегловни%, излишъкът на CA действа като пластификатор, което води до намаляване на якостта на опън и увеличаване на удължението при скъсване. Увеличаването на съдържанието на СА в PVA / нишестени композити от 5 тегл.% До 30 тегл.% Не намалява значително якостта на опън, но удължението при скъсване се увеличава значително. Комбинираният ефект на омрежване и пластифициране води до сложни промени в работата на материалите на базата на нишесте. За този тип омрежващо средство подходящо количество добавка може да подобри производителността на разградимите пластмаси на базата на нишесте и твърде много ще действа като пластификатор, което ще се отрази неблагоприятно на работата на материала.
03
Разградимост
Разградимостта е най-голямото предимство на материалите на базата на нишесте. Биоразграждането на материали на основата на нишесте обикновено се причинява от биологичната активност на гъбички, бактерии и други микроорганизми при естествени условия като почвата или при определени специфични условия като условия за компостиране или във водни културни разтвори.
Методът за погребване на почвата използва микроорганизми за разяждане на нишестето в него и отделяне на ензими, което намалява здравината на материала. Пластмасата и металната сол в почвата се подлагат на автоокисление, за да генерират пероксиди, които насърчават разрушаването на полимерните молекулни вериги и се превръщат в нискомолекулни вещества. , Което се превръща в H2O и CO2.
Разграждане на компоста
Методът за компостиране използва микроорганизми за контрол на превръщането на разградимите органични вещества в твърди отпадъци в стабилен хумус, H2O и CO2 при условия на кислород.
Омрежването увеличава силата на междумолекулно и вътремолекулно взаимодействие и намалява степента на разграждане на материала. При нормални обстоятелства степента на разграждане на разградимите пластмаси на базата на нишесте е положително корелирана със съдържанието на нишесте и времето на заравяне на почвата, а степента на разграждане е положително корелирана със съдържанието на нишесте, влажността на околната среда, степента на омрежване и съдържанието на пластификатор.
Дълбочината на погребението няма очевиден ефект върху степента на разграждане на филма; степента на загуба на тегло на филма в рамките на 15 дни е 48,70%, което има перфектна биоразградимост.
Количеството СО2, отделено в системата за компостиране на почвата, характеризира разградимостта на висококачествените нишестени амилозни нишестени нишестени биопластмаси. Степента на разграждане на пластмасите е относително висока в рамките на 20 дни и намалява значително след 20 дни. След 100 дни скоростта на разграждане е същата като референтната скорост на почвата и материалът е напълно влошен. В същото време беше установено, че степента на разграждане на омрежените разградими пластмаси на базата на нишесте е много по-бавна от тази на гранули с нишесте.
Модифицираната ечемичена обвивка подобрява разграждането на PVA / нишесте омрежен композитен филм в естествената почвена среда. Резултатите от това проучване показват, че степента на загуба на тегло на омреженото PVA / омрежено нишестено фолио е по-ниска от тази на PVA / нишестеното фолио. Естествената ечемичена обвивка / PVA / омрежен нишестен композитен филм има най-висока степен на разграждане, а степента на загуба на тегло след 120 дни е 33%, тъй като наличието на естествена ечемичена обвивка в композитния материал може да абсорбира повече вода.
Метод на модификация на омрежена разградима пластмаса на базата на нишесте
Поради компактната триизмерна мрежова структура, образувана чрез омрежване, ефективността на омрежените разградими пластмаси на базата на нишесте е подобрена до известна степен, но все още не достига стандартите на общите пластмаси. Следователно е необходимо да се модифицира допълнително, включително смесване с други полимерни материали, подобряване на наноматериали, многократно модифициране, покритие хидрофобно покритие и др.
01
Модификация на смесване от естествен полимер
Глюкомананът с мрежова структура може да инхибира утаяването на нишестето и е от полза за подобряване на съвместимостта на смесителната система. След това към системата се добавя подходящо количество PVA, за да се смеси. PVA осигурява на филма по-добра водоустойчивост и механични свойства, но съвместимостта на системата става лоша.
Трансглутаминаза се добавя към пластифицираната с глицерол саго нишесте нишесте / рибен желатин и се приготвя водоустойчив и гъвкав филм на базата на нишесте чрез омрежване на ензима с амино групи в протеина. WVP на модифицирания филм намалява, удължението при скъсване се увеличава и якостта на опън намалява.
Глутаралдехид
Използвайки глутаралдехид като омрежващ агент, чрез метода на леене се приготвя композитен омрежен филм от картофи / CS с по-добра водоустойчивост. В същото време CS даде на филма уникални антибактериални свойства, което го направи достъпен в областта на биомедицината или консервирането на храни. широко използван.
В сравнение с филмите на базата на чисто нишесте, свойствата на филмите на базата на нишесте, които са смесени и омрежени с други биополимери, се подобряват. В същото време други биоматериали също могат да внесат някои допълнителни свойства на филмите на базата на нишесте. Този метод е да се подготви Новата тенденция на новите мембранни материали на основата на нишесте.
02
Модификация на смесване на разграждащ се полиестер
Смесването на нишесте с разграждащ се полиестер, с помощта на полиестер' отличните механични свойства и водоустойчивост, може ефективно да компенсира липсата на нишестено фолио по отношение на ефективността. За смесителните системи съвместимостта на множество вещества е важен фактор, влияещ върху механичните свойства на материалите.
ECH и глицерин се използват за модифициране на нишестето, а след това модифицираното нишесте се смесва с PLA и филмът се приготвя чрез процес на горещо пресоване. Хидроксилните групи на молекулите на нишестето са омрежени от ECH молекули, за да образуват етерни групи, като по този начин променят хидрофилността на нишестето. Омрежващата и пластифицираща модификация на нишесте подобрява неговата съвместимост с PLA и подобрява неговите механични свойства.
Когато съотношението на съдържанието на нишесте / PVA / CA е 3: 3: 0,08, смесеният филм има най-доброто цялостно представяне; водопоглъщането на смесения филм е 54,31 пъти собственото му тегло, а механичната якост на опън е 46,45 МРа.
Поради добавянето на PVA, филмът има силно антибактериално действие срещу хранителни патогенни бактерии Listeria и Escherichia coli.
Резултатите от тестовете на опаковки от прясна смокиня показват, че CA-допираният троен композитен филм има пропускливост на водна пара, може ефективно да предотврати гниене на плодове и замъгляване на повърхността и има високо задържане на вода и водоустойчивост.
Филмът има голям потенциал в опаковъчното фолио против замъгляване и в приложенията за активно опаковане на храни за опаковане на високопропускливи пресни селскостопански продукти.
CA метод на омрежен PVA / нишесте композитен филм, който може да се приложи върху превръзки за рани, беше приготвен чрез метод на отливане. В сравнение с подобни пластмасови филми за опаковане, приготвеният композитен филм PVA / нишесте има по-голяма гъвкавост, по-нисък модул на еластичност, по-висока разтворимост и индекс на подуване и отлична скорост на разграждане in vitro и антибактериални свойства, е отличен материал за превръзка на рани.
03
Модифицирана подсилена с нано пълнител
В допълнение към разграждащия се полиестер, целулозата и наночастиците също са пълнители, често използвани през последните години за изследване на механичните свойства на разградимите пластмаси на базата на нишесте.
Целулозните нановолокна (CNF) и целулозните нанокристали (CNC) имат по-добър укрепващ ефект върху нишестето, а CNF имат по-добър укрепващ ефект от CNC. Това се дължи главно на факта, че както целулозата, така и нишестето са полизахариди и двете имат сходна структура и между хидроксилните групи лесно се образуват силни водородни връзки, което води до изключително силна междуфазна адхезия.
Нанофибър от целулоза
CNC имат иглеподобна морфология с висока кристалност; докато CNF имат мрежова структура с по-голямо съотношение, по-висока степен на заплитане с нишесте и по-големи междумолекулни взаимодействия. Този силен интерфейс Той подобрява механичните свойства на филмовите материали на базата на нишесте.
Восъчното нишесте от царевица се смесва с микро / нано целулоза (MFC) и 1,2,3,4-бутантетракарбоксилна киселина омрежени композити на базата на нишесте се приготвят чрез метод на леене.
Омрежен филм със съдържание на MFC 15 тегловни%, без да се използва пластификатор
Ние предлагаме патентован пълен биоразградим филм и PVA торбичка, всички продукти се произвеждат чрез леене на оборудване. Той се различава от традиционните продукти за формоване с формоване, всички продукти за формоване с духане не са напълно биоразградими. Ние можем да произвеждаме pva филми и торбички в напълно прозрачни и различни цветове. и PVA филмът е по-гладък от традиционните продукти за формоване с формоване.
Ние също така предлагаме органичен материал, напълно биоразградим филм и торбички с патентована суровина и производствен процес.
За повече PVA филми и торбички, моля, посетете ни:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/