Ganzer Stärkeplastik
Ganzstärkekunststoff bezieht sich hauptsächlich auf thermoplastische Stärke. Thermoplastische Stärke wurde Ende des 20. Jahrhunderts auf der Grundlage des Konzepts der gesamten Stärke entwickelt, das auf dem Gebiet der international abbaubaren Materialien vorgeschlagen wurde. In dem gesamten Stärkekunststoff wird der herkömmliche Kunststoff auf Erdölbasis nicht zugesetzt, Stärke ist das Hauptmaterial, der Stärkegehalt ist hoch und andere zugesetzte Komponenten können abgebaut werden.
Der chinesische Name Vollstärkekunststoff bezieht sich hauptsächlich auf thermoplastische Stärke
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2 Handwerk
Einführung
Thermoplastische Stärke wird auch als "unstrukturierte Stärke" bezeichnet. Die Stärkestruktur wird durch ein bestimmtes Verfahren ungeordnet, um sie thermoplastisch zu machen. Das Stärkemolekül hat eine Polysaccharidmolekülstruktur und enthält eine große Anzahl von Hydroxylgruppen. Aufgrund der intermolekularen und intramolekularen Wasserstoffbindung ist die Schmelztemperatur höher und die Zersetzungstemperatur niedriger als die Schmelztemperatur. Daher zersetzen sich Stärkemoleküle während der thermischen Verarbeitung ohne zu schmelzen. Traditionelle mechanische Verarbeitungsverfahren für Kunststoffe verwenden meistens Thermoformen. Um Vollstärkekunststoffe auf Stärkebasis herzustellen, muss natürliche Stärke thermoplastisch hergestellt werden. Diese Thermoplastizität kann durch Veränderung der inneren Kristallstruktur von Stärkemolekülen erreicht werden. Es zerstört die intra- und intermolekularen Wasserstoffbrücken und stört die Doppelhelixkristallstruktur von Stärkemolekülen, wodurch die Schmelztemperatur von Stärke gesenkt und thermoplastisch wird.
Kunst
Die Herstellung von thermoplastischer Stärke erfolgt hauptsächlich durch Extrusion, Spritzen, Formen usw. Die verwendeten Weichmacher sind im Allgemeinen Wasser, Glycerin und dergleichen. Van Soest von der Universität Utrecht in den Niederlanden untersuchte die mechanischen Eigenschaften von thermoplastischer Stärke mit Wasser als Weichmacher. Die zugesetzte Wassermenge sollte zwischen 5% und 15% liegen. Unterhalb von 5% ist das Material sehr spröde und kann nicht ausgeführt werden. Es wird bestimmt, dass das Material weich und schwer zu formen wird, wenn die Menge etwa 15% beträgt. Wenn der Wassergehalt zwischen 5% und 7% liegt, sind die Materialeigenschaften ähnlich wie bei spröden Materialien, und es wird keine Streckgrenze beobachtet. Stepto et al., Universität von Manchester, UK, verwendeten Wasser als Weichmacher, um Kartoffelstärke zu modifizieren, und analysierten ihre mechanischen Eigenschaften. Ihre Weichmacher wurden in drei Mengen von 9,5%, 10,8% und 13,5% zugesetzt. Durch Analyse der Spannungs-Dehnungs-Kurve kann erkannt werden, dass der Anfangsmodul der Probe nahe an HDPE und PP liegt, was 1,5 MPa beträgt; Die Streckgrenze der Probe ist umgekehrt proportional zum Weichmachergehalt, und die Streckgrenze der Probe bei 68% Wasser beträgt 68 N / mm². Wenn der Wassergehalt auf 13,5% ansteigt, sinkt ihre Streckgrenze auf 42 N / mm². Robbert et al. Von der Universität Groningen in den Niederlanden wurde Glycerin als Weichmacher verwendet, um verschiedene Stärken zu analysieren. Die Glasübergangstemperatur (Tg) von Stärke beeinflusst auch die mechanischen Eigenschaften der Probe. Die Tg ist niedrig und die Zugfestigkeit, der Modul, die Bruchdehnung und die Schlagfestigkeit des Experiments sind erhöht, während die Tg in Stärke mit hohem Amylosegehalt relativ niedrig ist. Je höher der Amylosegehalt in der Stärke ist, desto weicher ist das Stärkeprodukt. Nach Robberts Experimenten liegt die Zugfestigkeit von Wachsmais mit 25% Weichmacher nahe bei 10 MPa und die Bruchdehnung bei 110%. Die Peking University und Yosbii vom Japan Atomic Energy Research Institute untersuchten Kunststoffe auf Stärkebasis unter Verwendung von Glycerin und Polyethylenglykol als Weichmacher für die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen. Der Film auf Stärkebasis wurde erfolgreich hergestellt, und es wurde gefunden, dass Bestrahlung dazu führen kann, dass chemische Reaktionen jedes Komponentenmoleküls eine vollständige Netzwerkstruktur bilden und die Zugeigenschaften des Films verbessern.
Aus den obigen Studien kann bekannt sein, dass Stärke modifiziert werden kann, um thermoplastische Stärke zu erhalten, und die Leistung von thermoplastischer Stärke durch Ändern der Verarbeitungsverfahren, Arten von Weichmachern und dergleichen verbessert werden kann.
Da thermoplastische Stärke die Nachteile schlechter mechanischer Eigenschaften und starker Wasseraufnahme aufweist, haben Forscher begonnen, die Verwendung von Fasern als Verstärkungsmittel und deren Zugabe zur thermoplastischen Stärkematrix in Betracht zu ziehen, um die Leistung des Materials zu verbessern. Naturfaser und Stärke sind beide Polysaccharidmolekülstrukturen. Das Mischen von Fasern mit thermoplastischer Stärke kann bessere Verstärkungseffekte erzielen.
Curvelo vom San Carlos Chemical Research Institute in Brasilien und andere verwendeten Riesenschwanzfasern als Verstärkungsmittel, um die mechanischen Eigenschaften von thermoplastischer Stärke zu verbessern. Verstärkte thermoplastische Stärke weist im Vergleich zu unverstärkter thermoplastischer Stärke eine 100% ige Erhöhung der Zugfestigkeit und eine 50% ige Erhöhung des Elastizitätsmoduls auf. Und die Schlussfolgerung, dass die Wasseraufnahme des Materials mit zunehmendem Fasergehalt abnimmt.
Gaspar et al. Von der Universität Budapest in Ungarn wurden der thermoplastischen Maisstärke unter Verwendung von Glycerin als Weichmacher Cellulose, Hemicellulose und Zein zugesetzt. Studien haben gezeigt, dass die mechanische Festigkeit von Hemicellulose- und Zein-verstärkter thermoplastischer Stärke besser ist (10,4 MP und 11,5 MPa). Der brasilianische Forscher Guimaraes und andere verglichen die verstärkende Wirkung von Zuckerrohrfasern und Bananenfasern auf thermoplastische Stärke. Es wurde gefunden, dass die Zugeigenschaften der verstärkten Proben signifikant verbessert waren und die Oberflächenbindung zwischen Zuckerrohrfaser und thermoplastischer Stärke besser war als bei Bananenfasern.
Prachayawarakorn und andere kaiserliche Fachhochschulen in Lakabang, Thailand, untersuchten baumwollfaserverstärkte thermoplastische Reisstärke und stellten fest, dass die Zugeigenschaften und die Wasseraufnahme der Materialien nach Zugabe von Baumwollfasern abnahmen. Durch Vergleich wurde festgestellt, dass bei Zugabe von Baumwollfasern oder Polyethylen niedriger Dichte mit demselben Gehalt (10%) die mechanischen Eigenschaften, die thermische Stabilität, die Wasserabsorption und die biologische Abbaubarkeit der mit Baumwollfasern versetzten Proben besser waren.
Sreekumar und andere an der Universität von Rouen in Frankreich untersuchten die Wirkung von Sisalfasern auf thermoplastisches Weizenmehl und stellten fest, dass Sisalfasern die Zugeigenschaften von thermoplastischem Weizenmehl verbessern können, seine Fließfähigkeit jedoch abnimmt.
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