Todo el plástico de almidón
El plástico de almidón se refiere principalmente al almidón termoplástico. El almidón termoplástico se desarrolló sobre la base del concepto de almidón propuesto en el campo de los materiales degradables internacionales a finales del siglo XX. En los plásticos de almidón, no se añaden plásticos tradicionales a base de petróleo, el almidón es el material principal, el contenido de almidón es alto y otros componentes añadidos pueden degradarse.
tabla de contenidos
1 Introducción
2 Artesanía
Introducción
Almidón termoplástico también conocido como "almidón no estructurado". La estructura del almidón está desordenada por un cierto método para hacerla termoplástica. La molécula de almidón es una estructura molecular polisacárida y contiene un gran número de grupos hidroxilo. Debido a los enlaces intermoleculares e intramoleculares de hidrógeno, su temperatura de fusión es mayor, y su temperatura de descomposición es menor que su temperatura de fusión. Por lo tanto, durante el procesamiento térmico, las moléculas de almidón se descomponen primero sin fundirse. Los métodos tradicionales de mecanizado de plástico utilizan principalmente moldeo de procesamiento en caliente, por lo que para fabricar plásticos de almidón a base de almidón se requiere almidón natural para tener propiedades termoplásticas. Esta termoplasticidad se puede lograr cambiando la estructura cristalina interna de la molécula de almidón. Rompe los enlaces de hidrógeno intramoleculares e intermoleculares, y interrumpe la doble estructura cristalina helicoidal de la molécula de almidón. Esto reducirá la temperatura de fusión del almidón y lo hará termoplástico.
Artesanía
El proceso de preparación del almidón termoplástico utiliza principalmente extrusión, inyección y moldeo, etc. El plastificante utilizado es generalmente agua, glicerina y así sucesivamente. Van Soest de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos utilizó el agua como plastificante para estudiar las propiedades mecánicas del almidón termoplástico. La cantidad de agua añadida debe estar entre el 5% y el 15%. Por debajo del 5%, el material es muy frágil y no se puede llevar a cabo. Según la medida, cuando la cantidad añadida es de aproximadamente 15%, el material se vuelve más suave y es más difícil de formar. Cuando el contenido de agua está entre el 5% y el 7%, el rendimiento del material es similar al de un material frágil, y no se observa ningún punto de rendimiento. La Universidad de Manchester, Stepto et al. Utilizaba el agua como plastificante para modificar el almidón de patata y analizaba sus propiedades mecánicas. Sus plastificantes se añadieron en tres niveles de 9,5%, 10,8% y 13,5%. Analizando la curva de tensión-deformación unitaria, se puede ver que el módulo inicial de la muestra está cerca de HDPE y PP, que es 1.5MPa; la resistencia al rendimiento de la muestra es inversamente proporcional al contenido del plastificante, y la resistencia al rendimiento de la muestra es de 68 N cuando contiene 9,5% de agua / mm2, cuando el contenido de agua aumenta a 13,5%, su resistencia al rendimiento cae a 42 N / mm2. Robbert de la Universidad de Groningen en los Países Bajos utilizó glicerina como plastificante para analizar una variedad de diferentes almidones. La temperatura de transición de vidrio (Tg) de almidón también tiene un efecto en las propiedades mecánicas de la muestra. Cuando el Tg es bajo, la resistencia a la tracción, el módulo, el alargamiento en la rotura y la resistencia al impacto del experimento aumentan, mientras que el almidón con un alto contenido de amilosa tiene un Tg relativamente bajo. Por lo tanto, cuanto mayor sea el contenido de amilosa en el almidón, más suave será el producto de almidón. Según el experimento Robbert, la resistencia a la tracción del maíz ceroso con 25% de plastificante es cercana a 10 MPa, y el alargamiento en la rotura es del 110%, que es el mejor rendimiento integral entre los almidones seleccionados. Yosbii de la Universidad de Pekín y el Instituto Japonés de Energía Atómica estudiaron los plásticos a base de almidón con glicerina y polietilenglicol como plastificantes bajo irradiación de haz de electrones. Se preparó con éxito una película a base de almidón, y se encontró que la irradiación puede causar reacciones químicas de varias moléculas de componentes para formar una estructura de red completa y mejorar las propiedades de tracción de la película.
A partir de la investigación anterior, se puede ver que el almidón se puede modificar para obtener almidón termoplástico, y el rendimiento del almidón termoplástico se puede mejorar cambiando el método de procesamiento y el tipo de plastificante.
Debido a que el almidón termoplástico tiene las desventajas de las malas propiedades mecánicas y la fuerte absorción de agua, los investigadores comenzaron a considerar el uso de fibra como agente de refuerzo que se añadirá a la matriz de almidón termoplástico para mejorar el rendimiento del material. La fibra natural y el almidón tienen la misma estructura molecular polisacárida. La mezcla de fibra y almidón termoplástico puede obtener un mejor efecto de refuerzo.
Instituto Brasileño de Química de San Carlos, Curvelo y otros. Utiliza fibra de cola gigante como agente de refuerzo para mejorar las propiedades mecánicas del almidón termoplástico. En comparación con el almidón termoplástico no reforzado, el almidón termoplástico reforzado ha aumentado la resistencia a la tracción en un 100% y el módulo elástico en un 50%. Y se concluye que la absorción de agua del material disminuye con el aumento del contenido de fibra.
Budapest University of Hungary Gaspar et al. Se ha añadido celulosa, hemicelulosa y zeína al almidón de maíz termoplástico utilizando glicerina como plastificante. Los estudios han encontrado que la hemicelulosa y el almidón termoplástico reforzado con zeína tienen una mejor resistencia mecánica (10. 4 MP y 11. 5 MPa). El investigador brasileño Guimaraes y otros compararon el efecto de fortalecimiento de la fibra de caña de azúcar y la fibra de plátano en el almidón termoplástico. Se encontró que las propiedades de tracción de las muestras reforzadas se mejoraron significativamente, y la adhesión superficial de la fibra de caña de azúcar y el almidón termoplástico era mejor que la de la fibra de plátano.
Prachayawarakorn y otros institutos de investigación del Royal Emperor Technical College de Rakabang en Tailandia llevaron a cabo un estudio sobre el almidón de arroz termoplástico reforzado con fibra de algodón. En comparación, al agregar el mismo contenido (10%) de fibra de algodón o polietileno de baja densidad, las propiedades mecánicas, la estabilidad térmica, la absorción de agua y la biodegradabilidad de las muestras añadidas con fibra de algodón son superiores.
Sreekumar y otros de la Universidad de Rouen en Francia estudiaron el efecto de la fibra de sisal en la harina de trigo termoplástico y encontraron que la fibra de sisal puede mejorar las propiedades de tracción de la harina de trigo termoplástico, pero su fluidez disminuirá.
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