All Stärke Kunststoff
Allstärke-Kunststoff bezieht sich hauptsächlich auf thermoplastische Stärke. Thermoplastische Stärke wurde auf der Grundlage des Konzepts der Allstärke entwickelt, die im Bereich der internationalen abbaubaren Materialien im späten 20. Jahrhundert vorgeschlagen wurde. In All-Stärke-Kunststoffen werden traditionelle Kunststoffe auf Erdölbasis nicht zugesetzt, Stärke ist das Hauptmaterial, der Stärkegehalt ist hoch und andere zusätzliche Komponenten können abgebaut werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
2 Handwerk
Einleitung
Thermoplastische Stärke wird auch als "unstrukturierte Stärke" bezeichnet. Die Stärkestruktur wird durch eine bestimmte Methode gestört, um sie thermoplastisch zu machen. Das Stärkemolekül ist eine molekulare Polysaccharidstruktur und enthält eine große Anzahl von Hydroxylgruppen. Aufgrund der intermolekularen und intramolekularen Wasserstoffbindungen ist seine Schmelztemperatur höher und seine Zersetzungstemperatur niedriger als die Schmelztemperatur. Daher zersetzen sich Stärkemoleküle während der thermischen Verarbeitung zuerst ohne schmelzen. Herkömmliche Kunststoffbearbeitungsverfahren verwenden meist Warmverarbeitungsformen, so dass zur Herstellung von stärkebasierten Allstärkekunststoffen natürliche Stärke thermoplastische Eigenschaften erfordert. Diese Thermoplastität kann durch Veränderung der inneren Kristallstruktur des Stärkemoleküls erreicht werden. Es bricht die intramolekularen und intermolekularen Wasserstoffbindungen und stört die doppelheische Kristallstruktur des Stärkemoleküls. Dadurch wird die Schmelztemperatur der Stärke reduziert und sie thermoplastisch werden.
Handwerkskunst
Der Herstellungsprozess von thermoplastischer Stärke verwendet meist Extrusion, Spritzen und Formen usw. Der verwendete Weichmacher ist in der Regel Wasser, Glycerin und so weiter. Van Soest von der Universität Utrecht in den Niederlanden verwendete Wasser als Weichmacher, um die mechanischen Eigenschaften von thermoplastischer Stärke zu untersuchen. Die zugesetzte Wassermenge sollte zwischen 5 % und 15 % liegen. Unter 5% ist das Material sehr spröde und kann nicht ausgeführt werden. Nach der Messung, wenn die zusätzliche Menge etwa 15% beträgt, wird das Material weicher und es ist schwieriger zu bilden. Wenn der Wassergehalt zwischen 5% und 7% liegt, ist die Materialleistung ähnlich wie bei einem spröden Material, und es wird kein Streckpunkt beobachtet. University of Manchester, Stepto et al. Verwendet Wasser als Weichmacher, um Kartoffelstärke zu modifizieren und analysiertseine mechanischeeigenschaften. Ihre Weichmacher wurden auf drei Ebenen von 9,5%, 10,8% und 13,5% hinzugefügt. Durch die Analyse der Spannungs-Dehnungs-Kurve kann man sehen, dass der Anfangsmodul der Probe in der Nähe von HDPE und PP liegt, was 1,5MPa ist; Die Streckgrenze der Probe ist umgekehrt proportional zum Weichmachergehalt, und die Streckgrenze der Probe beträgt 68 N, wenn sie 9,5% Wasser / mm2 enthält, wenn der Wassergehalt auf 13,5% steigt, sinkt ihre Streckgrenze auf 42 N / mm2. Robbert von der Universität Groningen in den Niederlanden verwendete Glycerin als Weichmacher, um eine Vielzahl verschiedener Stärken zu analysieren. Die Glasübergangstemperatur (Tg) der Stärke wirkt sich auch auf die mechanischen Eigenschaften der Probe aus. Wenn die Tg niedrig ist, erhöhen sich die Zugfestigkeit, der Modul, die Bruchdehnung und die Schlagkraft des Experiments, während die Stärke mit einem hohen Amylosegehalt eine relativ niedrige Tg hat. Je höher der Amylosegehalt in Stärke, desto weicher das Stärkeprodukt. Nach dem Robbert-Experiment liegt die Zugfestigkeit von Wachsmais mit 25% Weichmacher bei fast 10 MPa, und die Dehnung bei Bruch beträgt 110%, was die beste umfassende Leistung unter den ausgewählten Stärken ist. Yosbii von der Universität Peking und das Japan Institute of Atomic Energy untersuchten stärkebasierte Kunststoffe mit Glycerin und Polyethylenglykol als Weichmacher unter Elektronenstrahlbestrahlung. Ein stärkebasierter Film wurde erfolgreich hergestellt, und es wurde festgestellt, dass die Bestrahlung chemische Reaktionen verschiedener Komponentenmoleküle dazu führen kann, dass sie eine vollständige Netzwerkstruktur bilden und die Zugeigenschaften des Films verbessern.
Aus der obigen Forschung kann ersehen, dass die Stärke modifiziert werden kann, um thermoplastische Stärke zu erhalten, und die Leistung der thermoplastischen Stärke kann durch Änderung der Verarbeitungsmethode und der Art des Weichmachers verbessert werden.
Da thermoplastische Stärke die Nachteile schlechter mechanischer Eigenschaften und starker Wasseraufnahme hat, begannen die Forscher, die Verwendung von Fasern als Verstärkungsmittel in Betracht zu ziehen, das der thermoplastischen Stärkematrix hinzugefügt werden sollte, um die Leistung des Materials zu verbessern. Naturfaser und Stärke haben die gleiche polysaccharide molekulare Struktur. Mischfaser und thermoplastische Stärke können einen besseren Verstärkungseffekt erzielen.
Brasiliens San Carlos Institute of Chemistry, Curvelo et al. Verwendete Riesenschwanzfaser als Verstärkungsmittel zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischer Stärke. Im Vergleich zur unverstärkten thermoplastischen Stärke hat verstärkte thermoplastische Stärke die Zugfestigkeit um 100 % und den elastischen Modul um 50 % erhöht. Und es wird der Schluss gezogen, dass die Wasseraufnahme des Materials mit zunehmendem Fasergehalt abnimmt.
Budapest Universität von Ungarn Gaspar et al. Cellulose, Hemicellulose und Zein zur thermoplastischen Maisstärke mit Glycerin als Weichmacher hinzugefügt. Studien haben ergeben, dass Hemicellulose und zeinverstärkte thermoplastische Stärke eine bessere mechanische Festigkeit haben (10. 4 MP und 11. 5 MPa). Der brasilianische Forscher Guimaraes und andere verglichen die stärkende Wirkung von Zuckerrohrfasern und Bananenfasern auf thermoplastische Stärke. Es wurde festgestellt, dass die Zugeigenschaften der verstärkten Proben deutlich verbessert wurden und die Oberflächenhaftung von Zuckerrohrfasern und thermoplastischer Stärke besser war als die von Bananenfasern.
Prachayawarakorn und andere Forschungsinstitute des Royal Emperor Technical College of Rakabang in Thailand führten eine Studie über baumwollfaserverstärkte thermoplastische Reisstärke durch. Zum Vergleich: Beim Hinzufügen des gleichen Inhalts (10%) von Baumwollfaser oder Polyethylen niedriger Dichte sind die mechanischen Eigenschaften, die thermische Stabilität, die Wasseraufnahme und die biologische Abbaubarkeit der mit Baumwollfasern zugesetzten Proben überlegen.
Sreekumar und andere von der Universität Rouen in Frankreich untersuchten die Wirkung von Sisalfasern auf thermoplastisches Weizenmehl und fanden heraus, dass Sisalfaser die Zugeigenschaften von thermoplastischem Weizenmehl verbessern kann, aber seine Fließfähigkeit wird abnehmen.
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