淀粉-聚乙烯復(fù)合生物包裝材料的成型機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，對產(chǎn)品包裝不僅要求其外觀新穎美觀，還要求包裝材料無污染、易分解。近年來，世界各國相繼開發(fā)出一些降解塑料、生物材料，對推動各國包裝材料行業(yè)的發(fā)展起到了很大作用。天然可降解物質(zhì)的利用對于可持續(xù)發(fā)展具有極其重要實(shí)際意義，以淀粉、植物纖維、甲殼素、殼聚糖等為主體的生物材料適應(yīng)了這種環(huán)保的要求和趨勢。
　　 本文通過查閱關(guān)于生物包裝材料的相關(guān)文獻(xiàn)和專利，總結(jié)了當(dāng)前國內(nèi)外生物包裝材料發(fā)展的概況，制定了一套制備生物包裝

2、材料的方案，利用淀粉、植物纖維、聚乙烯為主要原料，制備了節(jié)能環(huán)保的生物包裝材料，用以替代不能重復(fù)使用、污染環(huán)境的塑料制品。本文對生物包裝材料制備過程的成型機(jī)理進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了適合加工生物包裝材料的雙螺桿，并通過有限元軟件對機(jī)頭的流場進(jìn)行了模擬，根據(jù)模擬結(jié)果對機(jī)頭進(jìn)行優(yōu)化，建立了制備生物包裝材料的實(shí)驗(yàn)平臺并進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 首先，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定出了淀粉、植物纖維、聚乙烯、發(fā)泡劑等主要原料用量的范圍

3、。然后，分別研究了淀粉、植物纖維、發(fā)泡劑用量、螺桿轉(zhuǎn)速、機(jī)筒溫度等主要因素對材料的力學(xué)性能、緩沖性能和發(fā)泡效果的影響，并對材料的吸水性能、防潮性能、降解性能進(jìn)行了研究。最后，用響應(yīng)面法對工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，綜合分析制備材料過程中的各種因素之間的關(guān)聯(lián)及它們對材料性能的影響。
　　 通過對生物包裝材料成型機(jī)理的研究和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，取得的主要成果如下：
　　 (1)工藝因素和配方因素都對發(fā)泡體的發(fā)泡性能和力學(xué)性能有一定的影響

4、，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為100r·min-1，擠出溫度在120℃，發(fā)泡劑的用量為1.5份，填料的用量為15份時(shí)，可以保證生物包裝材料的力學(xué)性能。
　　 (2)在緩沖性能實(shí)驗(yàn)中，最優(yōu)水平組合是植物纖維與淀粉比例為1.5:1，粗纖維與細(xì)纖維的比例為2:1，發(fā)泡溫度為140℃，發(fā)泡時(shí)間為30min；影響生物包裝材料發(fā)泡效果因素的主次順序：發(fā)泡溫度>粒度大小>發(fā)泡時(shí)間>淀粉與纖維比例。
　　 (3)聚乙烯在復(fù)合材料中起到了阻隔水浸入的作用

5、，有效地降低了吸水性能。生物包裝材料如果與水接觸，會使其表面的淀粉或少量植物纖維溶于水中，所以生物包裝材料不能長時(shí)間與水或含水量較大的物質(zhì)接觸。
　　 (4)提出了對生物包裝材料新的處理方法，即水洗法。通過水洗法可以加快生物包裝材料的降解速度，并且可以將其中不能降解的聚乙烯分離出來，達(dá)到分類處理、循環(huán)利用的目的。
　　 (5)通過響應(yīng)面法對參數(shù)的優(yōu)化得出：擠出溫度和螺桿轉(zhuǎn)速是影響拉伸強(qiáng)度的主要因素，拉伸強(qiáng)度隨溫度的升高先