食品塑料托盤
食品塑料托盤流變性能的理論和實(shí)驗(yàn)研究陳金洲、李新發(fā)、艾國山、牛明軍、李文江(鄭州大學(xué)材料工程學(xué)院,鄭州45052,河南)我研究了研制的食品塑料托盤的流變性能,分析和討論了淀粉的種類 增塑劑、其他添加劑和熔化溫度對食品塑料托盤流變性能的影響
基金項(xiàng)目:河南省科技研究項(xiàng)目,獲3項(xiàng)省級科技進(jìn)步獎
淀粉作為一種生物高分子材料,具有資源豐富、物價(jià)低廉和可在生的優(yōu)點(diǎn)。 與聚丙烯、聚乙烯等傳統(tǒng)普通塑料相比,更符合現(xiàn)代環(huán)保的要求。 因此,淀粉降解塑料的研究受到了廣泛關(guān)注 淀粉塑料種類繁多,其中食品塑料托盤可以完全生物降解,從長遠(yuǎn)來看具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?
食品塑料托盤以淀粉為主要原料,添加少量添加劑制成 國內(nèi)外進(jìn)行了大量相關(guān)研究,并試用了幾種產(chǎn)品,分別是不同含水量玉米淀粉塑料熔體的剪切應(yīng)力和表觀粘度隨剪切速率的變化曲線。 從圖中可以看出,隨著剪切速率的增加,剪切應(yīng)力增加,表觀粘度降低。此外,隨著含水量的增加,熔體的表觀粘度和剪切應(yīng)力降低。 結(jié)果表明,水對淀粉塑料有明顯的塑化效果。 指出在加工過程中,水是59.5: 30: 10: 0.5。每條曲線的溫度為:不同潤滑劑含量的玉米淀粉塑料的流變曲線 可以看出,潤滑劑的加入降低了熔體的表觀粘度其流動性。 這可能是由于潤滑劑中長鏈柔性亞甲基的增塑作用,從而降低了系統(tǒng)的粘性。 另外,添加潤滑劑后,不僅降低了熔體流動阻力,而且減輕了產(chǎn)品的顏色,脫模性能。 結(jié)果表明,所研究系統(tǒng)中使用的潤滑劑還起到熱穩(wěn)定劑和脫模劑的作用。
2.5溫度影響可以看出,熱塑性玉米淀粉的流變性質(zhì)強(qiáng)烈依賴于溫度變化 隨著溫度的升高,熔體的表觀粘度降低,這符合聚合物熔體流動的體積原理,熔體易于流動。 此外,在較低的溫度下(例如130℃和140℃),表觀粘度的幅度隨著剪切速率(下一頁8)而減小,具有不同密度應(yīng)力-應(yīng)變曲線的應(yīng)變e/2 PS泡沫上升得更快。
用一種方法從緩沖材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線不難看出,不同密度和厚度的緩沖材料的應(yīng)力和應(yīng)變在10~50的應(yīng)變范圍內(nèi)基本呈線性
4.5中美緩沖材料靜態(tài)壓縮特性對比(MIL 304)4 . 5 . 1聚氨酯泡沫與收縮應(yīng)力應(yīng)變曲線靜態(tài)壓縮特性對比見0。從圖中可以清楚地看出,美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫靜態(tài)壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線與美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫非常相似(密度為0.035克cm3,應(yīng)力應(yīng)變曲線見)。因此,美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫的靜態(tài)壓縮特性與美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫基本相同。
4.5.2將聚乙烯泡沫的靜態(tài)壓縮特性與圖1所示的收縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行比較,國產(chǎn)聚乙烯泡沫的密度為0.028克cm3,靜態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2所示。從兩條曲線的比較來看,當(dāng)應(yīng)變小于35時(shí),美國曲線低于國內(nèi)曲線,當(dāng)應(yīng)變在35和55之間時(shí),兩條曲線重合。當(dāng)應(yīng)變大于55時(shí)
與美國生產(chǎn)的聚苯乙烯泡沫的密度相比,泡沫的靜態(tài)壓縮特性為0.02480-3。兩種國產(chǎn)聚苯乙烯泡沫的應(yīng)力應(yīng)變曲線顯示了靜態(tài)壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線。兩圖應(yīng)力應(yīng)變曲線的比較表明,當(dāng)應(yīng)變小于10時(shí),曲線特征基本相同,當(dāng)應(yīng)變在10~60范圍內(nèi)時(shí),應(yīng)力變化不大,曲線趨于平緩。在此應(yīng)變范圍內(nèi),國產(chǎn)聚苯乙烯泡沫的應(yīng)力變化大于美國曲線。當(dāng)應(yīng)變大于60時(shí),兩種聚苯乙烯泡沫的曲線特征接近相同。一般來說,國產(chǎn)聚苯乙烯泡沫的靜態(tài)壓縮特性與美國不同,但仍相對相似。
4通過比較國產(chǎn)緩沖材料與美國(MIL-HDBK-304)的靜態(tài)壓縮特性,可以看出國產(chǎn)緩沖材料的靜態(tài)壓縮特性與美國緩沖材料非常接近,但目前國產(chǎn)緩沖材料的穩(wěn)定性大于(以上第3頁) 這可能是由于少量淀粉顆粒在低溫下仍未完全熔化,但隨著溫度的進(jìn)一步升高,在淀粉結(jié)晶完全熔化后,溫度的升高對表觀粘度幾乎沒有影響。 當(dāng)成型溫度在140 ~ 150℃之間時(shí),成型產(chǎn)品的表面外觀和塑化效果好,這也剛剛證明。
3結(jié)論淀粉塑化體系熔體的流變行為隨淀粉類型、增塑劑(水)、潤滑劑含量和溫度等因素而變化。
當(dāng)剪切速率小于15(1)時(shí),表觀粘度隨剪切速率的增加而降低;當(dāng)剪切速率大于1500秒時(shí),表觀粘度幾乎不受剪切速率的影響。 由于淀粉本身存在大量親水基團(tuán)(羥基),其產(chǎn)品的耐水性較差,尤其是在潮濕環(huán)境中,力學(xué)性能尤其下降,因此需要進(jìn)一步研究淀粉塑料的耐水性。