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理論與實(shi)驗研究(jiu)(jiu)全(quan)淀(dian)(dian)粉(fen)塑料流(liu)變性(xing)能的(de)研究(jiu)(jiu)陳金周，劉宏治(zhi)，李(li)新法，單愛國(guo)，牛(niu)明軍，李(li)文(wen)江（鄭(zheng)州大學(xue)材料工程學(xue)院(yuan)，河(he)南(nan)鄭(zheng)州450052）I丨(shu)對研制(zhi)的(de)全(quan)淀(dian)(dian)粉(fen)塑料的(de)流(liu)變性(xing)能進行了研究(jiu)(jiu)，分析討論了淀(dian)(dian)粉(fen)種類。增(zeng)塑劑、其它(ta)助(zhu)劑及熔融溫度對全(quan)淀(dian)(dian)粉(fen)塑料流(liu)變行為的(de)影響(xiang)。

　　基(ji)金(jin)項(xiang)目：河南(nan)省科技攻關資(zi)助項(xiang)目篇，獲省科技進步獎3項(xiang)。

　　淀粉作為一種天然生(sheng)物(wu)高分子材(cai)料(liao)(liao)，具有(you)資源(yuan)豐富、價廉(lian)和(he)可再生(sheng)的優點。與PP、PE等(deng)傳統通用塑料(liao)(liao)相比，更(geng)符合(he)現代環(huan)境保護(hu)的要求。因此淀粉類降解塑料(liao)(liao)的研究(jiu)受到(dao)了人們(men)的廣(guang)泛關注。淀粉塑料(liao)(liao)品種很多，其中全淀粉塑料(liao)(liao)能夠完全生(sheng)物(wu)降解解從長遠來看它具有(you)巨(ju)大發展潛力(li)。

　　全淀(dian)粉(fen)塑(su)料是以(yi)淀(dian)粉(fen)為(wei)主要原料，添(tian)加(jia)(jia)少(shao)量(liang)(liang)助劑加(jia)(jia)工(gong)而(er)成的(de)(de)(de)。國內外進行(xing)了(le)許多相關研究，并有少(shao)量(liang)(liang)制品試用和分別(bie)為(wei)不同(tong)含水(shui)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)玉米淀(dian)粉(fen)塑(su)料熔(rong)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)剪(jian)(jian)(jian)切(qie)(qie)應(ying)(ying)力和表(biao)(biao)觀(guan)粘(zhan)(zhan)(zhan)度(du)隨(sui)剪(jian)(jian)(jian)切(qie)(qie)速(su)率的(de)(de)(de)變化曲線。從圖中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)(ke)知，隨(sui)著剪(jian)(jian)(jian)切(qie)(qie)速(su)率的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，剪(jian)(jian)(jian)切(qie)(qie)應(ying)(ying)力增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，表(biao)(biao)觀(guan)粘(zhan)(zhan)(zhan)度(du)降(jiang)低(di)(di)；而(er)且(qie)隨(sui)著水(shui)含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，熔(rong)體(ti)(ti)表(biao)(biao)觀(guan)粘(zhan)(zhan)(zhan)度(du)和剪(jian)(jian)(jian)切(qie)(qie)應(ying)(ying)力均下降(jiang)。表(biao)(biao)明(ming)，水(shui)對淀(dian)粉(fen)塑(su)料有明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)塑(su)作用。必須指出，加(jia)(jia)工(gong)過程中(zhong)(zhong)(zhong)水(shui)59.5：30：10：0.5；各曲線的(de)(de)(de)溫度(du)分別(bie)為(wei)：為(wei)不同(tong)潤(run)滑(hua)劑含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)玉米淀(dian)粉(fen)塑(su)料的(de)(de)(de)流(liu)變曲線。由(you)可(ke)(ke)知，潤(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)加(jia)(jia)入，降(jiang)低(di)(di)了(le)熔(rong)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)觀(guan)粘(zhan)(zhan)(zhan)度(du)，流(liu)動(dong)性(xing)提(ti)高(gao)。這可(ke)(ke)能(neng)是由(you)于潤(run)滑(hua)劑中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)長鏈柔性(xing)亞(ya)甲基(ji)起到(dao)了(le)增(zeng)(zeng)塑(su)作用，從而(er)降(jiang)低(di)(di)了(le)體(ti)(ti)系的(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)流(liu)活(huo)化能(neng)。另外，加(jia)(jia)入潤(run)滑(hua)劑后，不僅(jin)降(jiang)低(di)(di)了(le)熔(rong)體(ti)(ti)流(liu)動(dong)阻力，而(er)且(qie)使(shi)得(de)(de)制品的(de)(de)(de)色澤變淺(qian)和脫(tuo)模(mo)(mo)性(xing)得(de)(de)到(dao)了(le)改(gai)善。表(biao)(biao)明(ming)，在研究的(de)(de)(de)體(ti)(ti)系中(zhong)(zhong)(zhong)，所用的(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)劑還(huan)起到(dao)了(le)熱穩定劑和脫(tuo)模(mo)(mo)劑的(de)(de)(de)作用。

　　2.5溫(wen)度的(de)(de)影響(xiang)從可(ke)以看出，熱(re)塑性玉米(mi)淀(dian)粉的(de)(de)流(liu)(liu)變(bian)性能強烈依賴于(yu)溫(wen)度的(de)(de)變(bian)化。隨(sui)(sui)著(zhu)溫(wen)度的(de)(de)增加，熔體(ti)表觀(guan)粘度降低，這符合聚(ju)合物(wu)熔體(ti)流(liu)(liu)動(dong)的(de)(de)自由體(ti)積理相(xiang)應減(jian)小，熔體(ti)易于(yu)流(liu)(liu)動(dong)。而且在較(jiao)低的(de)(de)溫(wen)度時（如(ru)130C和(he)140C）表觀(guan)粘度隨(sui)(sui)剪切速率的(de)(de)下降的(de)(de)幅（下轉(zhuan)第8頁）應變(bian)e/% 2不同密度PS泡沫塑料應力-應變(bian)曲線(xian)上升較(jiao)快。

　　從(cong)A法緩沖材料的應力-應變(bian)曲(qu)線(xian)不(bu)難(nan)看出，不(bu)同密度厚(hou)度的各種緩沖材料在應變(bian)為10%~50%范(fan)圍內，應力與(yu)應變(bian)基本(ben)上呈線(xian)性關系(xi)。

　　4.5國(guo)產(chan)(chan)(chan)緩沖材(cai)料與美(mei)國(guo)緩沖材(cai)料（MIL 304）靜(jing)(jing)(jing)態壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)特性對比4.5.1PU泡沫(mo)塑(su)料靜(jing)(jing)(jing)態壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)特性對比縮(suo)(suo)應力(li)(li)-應變曲線見0，從(cong)圖中(zhong)可以清楚的(de)看(kan)出，美(mei)國(guo)產(chan)(chan)(chan)PU泡沫(mo)與國(guo)產(chan)(chan)(chan)PU泡沫(mo)（其密度為(wei)0.035g°cm3，應力(li)(li)-應變曲線見）相(xiang)比較，它(ta)們的(de)靜(jing)(jing)(jing)態壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)應力(li)(li)-應變曲線十分相(xiang)似，接近于(yu)重合，由(you)此可以認(ren)為(wei)國(guo)產(chan)(chan)(chan)PU泡沫(mo)的(de)靜(jing)(jing)(jing)態壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)特性與美(mei)國(guo)產(chan)(chan)(chan)PU泡沫(mo)塑(su)料靜(jing)(jing)(jing)態壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)特性基本上是相(xiang)同的(de)。

　　4.5.2PE泡(pao)沫(mo)塑料靜(jing)(jing)態(tai)壓縮特(te)(te)性對比縮應(ying)(ying)(ying)力(li)-應(ying)(ying)(ying)變(bian)曲(qu)(qu)線(xian)見1，國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)PE泡(pao)沫(mo)密(mi)度為0.028g°cm 3，靜(jing)(jing)態(tai)壓縮應(ying)(ying)(ying)力(li)-應(ying)(ying)(ying)變(bian)曲(qu)(qu)線(xian)見，從(cong)兩條(tiao)曲(qu)(qu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)對比情況來看，當(dang)(dang)應(ying)(ying)(ying)變(bian)小于(yu)35 %時(shi)，美(mei)國(guo)(guo)曲(qu)(qu)線(xian)約低(di)于(yu)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)曲(qu)(qu)線(xian)，當(dang)(dang)應(ying)(ying)(ying)變(bian)在35%~55%時(shi)，兩條(tiao)曲(qu)(qu)線(xian)是(shi)重合的(de)(de)(de)(de)，當(dang)(dang)應(ying)(ying)(ying)變(bian)大于(yu)55%時(shi)，美(mei)國(guo)(guo)曲(qu)(qu)線(xian)上升較國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)曲(qu)(qu)線(xian)快，從(cong)兩條(tiao)曲(qu)(qu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)整個(ge)特(te)(te)征來看，仍然是(shi)很相似(si)(si)的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以認為國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)PE泡(pao)沫(mo)與美(mei)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)PE泡(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)靜(jing)(jing)態(tai)壓縮特(te)(te)性很相似(si)(si)。

　　3PS泡(pao)沫(mo)(mo)塑料靜(jing)態(tai)壓(ya)縮(suo)(suo)特性(xing)對比美國(guo)產PS泡(pao)沫(mo)(mo)塑料密(mi)度為(wei)0.02480-3其靜(jing)態(tai)壓(ya)縮(suo)(suo)應(ying)(ying)力(li)(li)-應(ying)(ying)變(bian)(bian)曲線(xian)見(jian)2國(guo)產PS泡(pao)沫(mo)(mo)應(ying)(ying)力(li)(li)-應(ying)(ying)變(bian)(bian)曲線(xian)見(jian)兩(liang)圖應(ying)(ying)力(li)(li)-應(ying)(ying)變(bian)(bian)曲線(xian)對比可以看(kan)出，當應(ying)(ying)變(bian)(bian)小于10%時，曲線(xian)特征基(ji)本相(xiang)同，當應(ying)(ying)變(bian)(bian)在10% ~60%范圍時，美國(guo)曲線(xian)的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)變(bian)(bian)化(hua)不大(da)，曲線(xian)趨(qu)于平(ping)緩，國(guo)產曲線(xian)在這一應(ying)(ying)變(bian)(bian)范圍內，應(ying)(ying)力(li)(li)變(bian)(bian)化(hua)較(jiao)美國(guo)曲線(xian)應(ying)(ying)力(li)(li)變(bian)(bian)化(hua)大(da)，當應(ying)(ying)變(bian)(bian)大(da)于60%，兩(liang)圖PS泡(pao)沫(mo)(mo)的(de)曲線(xian)特征又接(jie)近相(xiang)同，總的(de)來看(kan)國(guo)產PS泡(pao)沫(mo)(mo)靜(jing)態(tai)壓(ya)縮(suo)(suo)特性(xing)與美國(guo)相(xiang)比，有所區別(bie)，但仍較(jiao)為(wei)相(xiang)近。

　　4通(tong)過(guo)對國(guo)(guo)產緩(huan)(huan)沖材(cai)料(liao)與美國(guo)(guo)（MIL―HDBK― 304）緩(huan)(huan)沖材(cai)料(liao)靜態壓縮特(te)(te)性(xing)對比，可以(yi)看出(chu)，國(guo)(guo)產緩(huan)(huan)沖材(cai)料(liao)的(de)靜態壓縮特(te)(te)性(xing)和(he)美國(guo)(guo)緩(huan)(huan)沖材(cai)料(liao)靜態壓縮特(te)(te)性(xing)非常接(jie)近，但目前國(guo)(guo)產緩(huan)(huan)沖材(cai)料(liao)特(te)(te)性(xing)的(de)穩定(ding)性(xing)較（上接(jie)第3頁）度(du)(du)(du)更大(da)。這(zhe)可能是因為低溫下仍有(you)少量淀(dian)粉(fen)粒子未完(wan)(wan)全熔融所致，但隨(sui)著溫度(du)(du)(du)的(de)進一步增加，淀(dian)粉(fen)的(de)結(jie)晶完(wan)(wan)全熔融后，再提高溫度(du)(du)(du)對表(biao)觀(guan)粘度(du)(du)(du)影響甚微(wei)。當成(cheng)型(xing)溫度(du)(du)(du)在(zai)140 ~150°C之間，成(cheng)型(xing)制(zhi)品(pin)表(biao)面外(wai)觀(guan)及(ji)塑(su)化效果zui好，也正好證明了這(zhe)一點。

　　3結語淀(dian)粉增塑(su)體系熔體的流(liu)變(bian)行為(wei)隨淀(dian)粉種類(lei)、增塑(su)劑（水(shui)和甘油(you)）、潤滑劑含量和溫(wen)度等(deng)變(bian)化(hua)(hua)而變(bian)化(hua)(hua)。

　　剪切(qie)速率(lv)小于15（1時，表觀粘度隨(sui)剪切(qie)速率(lv)的(de)增加而降(jiang)低(di)；剪切(qie)速率(lv)大(da)于1500s時，表觀粘度受剪切(qie)速率(lv)的(de)影響甚微(wei)。由于淀粉(fen)本身(shen)有(you)大(da)量親水性(xing)基(ji)團（羥(qian)基(ji)）的(de)存在(zai)(zai)，導致(zhi)其zui后制品的(de)耐水性(xing)差，尤其在(zai)(zai)潮濕的(de)環(huan)境下，力學性(xing)能下降(jiang)尤為明顯，因此需進一步研究(jiu)淀粉(fen)塑料的(de)耐水性(xing)。