前言：

    聚乙烯醇/淀粉已成功的實(shí)現(xiàn)熔融塑化擠出，在本技術(shù)的基礎(chǔ)上引入以有機(jī)膨潤土，由于膨潤土礦物獨(dú)具的層片狀結(jié)構(gòu)，可以通過物理，化學(xué)方法將有機(jī)陽離子或極性有機(jī)分子插入，在剪切力作用下將層狀膨潤土分散在聚合物機(jī)體中。因?yàn)镻VA/淀粉與膨潤土有很好的界面相容性。因此能夠有效地提高強(qiáng)度和降低成本。

    一、產(chǎn)品的意義

    隨著人類對環(huán)境意識的提高，并致力于開發(fā)適應(yīng)環(huán)保的新材料。目前國內(nèi)外投入大量人力物力開發(fā)出替代石油資源的新環(huán)保塑料，作為環(huán)保型塑料開發(fā)的有例如：PLA、PCL、PHA、PBS、PBAT、PPC、PVA、TPS等并取得非常有效的成果。本研究項(xiàng)目是PVA /淀粉/膨潤土復(fù)合材料：其目的是節(jié)省資源、降低成本，提高功能，滿足需求的市場，因?yàn)榈矸鄹鳛橐环N重要的天然原料應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域中，比如在包裝上用淀粉發(fā)酵成葡萄糖，在經(jīng)聚合成聚乳酸。生產(chǎn)一噸聚乳酸得需要1.7-2.0噸淀粉。這樣就會大量消耗淀粉，我們經(jīng)過多年潛心研究，成功的實(shí)現(xiàn)無需發(fā)酵、聚合經(jīng)過改性實(shí)現(xiàn)淀粉充分塑化，即可塑性淀粉與PVA/膨潤土形成新的完全生物降解材料。

    二、降解機(jī)理

       膨潤土改性淀粉環(huán)保性復(fù)合材料(簡稱BMSC)降解過程不是單一機(jī)理，而是在復(fù)雜的生物物理，生物化學(xué)，酶的作用的多種結(jié)果，其生物物理作用在富含維生物（如細(xì)菌，霉菌）的土壤、污水、海水的環(huán)境中。淀粉逐漸被侵蝕、分解直至消失。生物化學(xué)作用，淀粉作為微生物的彈源，促進(jìn)了微生物生長，使其大量繁殖并滲透到聚合物內(nèi)部，對聚合物作用產(chǎn)生CH4，CO2，H2O等。酶的作用-微生物代謝產(chǎn)生的水溶性酶附在微生物表面發(fā)生一系列反應(yīng)，使其發(fā)生氧化作用而分解。

    三、淀粉的塑化機(jī)理

    淀粉分子式為（C6H12O5）n，是一種多羥基天然高分子化合物，可以看作是b-葡萄糖單元縮聚而成的多糖，分子間以氫鍵相互締合成為淀粉顆粒，溶解性很差，親水但不溶水。

    淀粉塑料機(jī)理就是在熱力場、外力場和增塑劑作用下破壞原有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使分子結(jié)構(gòu)無序化，實(shí)現(xiàn)由晶態(tài)向非晶態(tài)的轉(zhuǎn)化，從而使其在分解前實(shí)現(xiàn)熔融，即淀粉顆粒的破碎淀粉分子內(nèi)和分子間的氫鍵作用被削弱。

    增塑作用是玻璃化溫度降低，增加塑性。一種是非極性增塑，它的作用是插入到高分子鏈之間，增大高分子鏈距離，從而削弱它們的范德華力，二是極性增塑。它的作用是聚合物與聚合物相混時，升高溫度使聚合物分子熱運(yùn)動變得激烈，于是鏈間作用力減弱，分子間距離擴(kuò)大，小分子增塑劑鉆到大分子聚合物鏈間，這樣增塑劑的極性基因與高聚物分子的極性基本相互作用代替高聚物極性分子間作用。

    四、淀粉塑化加工方法

    該技術(shù)特性是淀粉顆粒經(jīng)粉磨≤100目，其水分≤12%在高速混合機(jī)中，升溫加熱至50-120℃間分別將增塑性、改性劑等加入預(yù)增塑處理10-60分鐘冷卻至室溫，熟化12-24小時在置于雙螺桿擠出造粒機(jī)或優(yōu)選單螺桿雙階式往復(fù)擠出造粒機(jī)，在強(qiáng)剪高混熱壓狀態(tài)下增塑改性，即完成本淀粉塑料的改性。

    其中淀粉塑化劑為自制，它是由多元醇、胺類塑化劑在催化劑、擴(kuò)鏈劑作用下，加成反應(yīng)，使部分小分子成大分子，并由此克服單一組分或簡單多組分的混合，塑化效果不理想，而成為多元酯化反應(yīng)與醚化反應(yīng)，多重反應(yīng)作用下實(shí)現(xiàn)淀粉真正意義的塑化。

    其工藝流程:

工藝流程圖

    五、膨潤土改性淀粉環(huán)保性復(fù)合材料(簡稱BMSC)應(yīng)用效果

    1、該改性方法實(shí)現(xiàn)了淀粉，PVA塑化并可任意狀態(tài)下熔融加工。

    2、提高加工型、流動性及透明性。即可吹塑、注塑、擠出片材、發(fā)泡等、

    3、克服了淀粉的可逆性及重結(jié)晶現(xiàn)象，拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。

    4、優(yōu)異的物理性已達(dá)到或接近部分塑料的性能，淀粉塑料拉伸強(qiáng)度15-20Mpa與已有技術(shù)較好的比全淀粉的拉伸強(qiáng)度8-10Mpa。

    5、實(shí)現(xiàn)完全生物降解，生成H2O、CO2,廢棄后無任何污染，是真正意義上的完全降解塑料。

    6、操作簡單而易實(shí)現(xiàn)工藝化生產(chǎn)，規(guī)?；a(chǎn)、投資少的特點(diǎn)。

    7、可以與多種生物基樹脂共混，如PLA、PCL、PBS、PHA、PVA、PPC等，實(shí)現(xiàn)了從填充型變成熱塑性，提高性能。

    8、極低的成本為全生物降解塑料帶來巨大的市場空間和提高競爭力。

    9、所添加的塑化劑、助劑是可以降解的不含任何石油基產(chǎn)品和有害成分、重金屬等。

    六、膨潤土改性淀粉環(huán)保性復(fù)合材料(簡稱BMSC)經(jīng)濟(jì)效益分析

    1、淀粉30-80%、有機(jī)膨潤土1-5%,塑化劑20%、改性劑3%，改性劑加工費(fèi)熔融擠出造?？傎M(fèi)用大約在7000元-8000元/噸左右。

    2、PVA/淀粉塑料可以填加有機(jī)材料，有機(jī)膨潤土也可以作為無機(jī)填料，填加量可以從5-20%，并廣泛應(yīng)用在注塑、模塑等領(lǐng)域，其顆粒成本可以12000元-16000元/噸左右。

    3、淀粉/膨潤土可以大填充量的加入到PLA、PCL、PBS、PVA、PPC等有效的降低它們的成本。

    4、淀粉塑料與可塑性PVA樹脂共混制備雙向拉伸模，應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步的擴(kuò)展。如工業(yè)裝飾材料保護(hù)膜、膠帶紙、抗靜電包裝等。

    七、膨潤土改性淀粉環(huán)保性復(fù)合材料(簡稱BMSC)展望

    由于淀粉塑料實(shí)現(xiàn)可塑性并能獨(dú)立使用，又能與多種聚合物混合使用，其市場空間極其巨大。

    由此可以拉動農(nóng)民的收入，又可以拉動生物基樹脂的企業(yè)新的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。

    該技術(shù)成功就可以替代或部分替代節(jié)省因做PLA而造成大量淀粉資源的消耗。

     濰坊華濰新材料科技有限公司專注于研發(fā)，生產(chǎn)和銷售膨潤土改性淀粉環(huán)保性復(fù)合材料(簡稱BMSC)，歡迎前來洽談合作！