Dehongli plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh: croeslinio ac addasu
Cyflwyniad: Mae startsh yn gyfansoddyn polymer naturiol ac adnewyddadwy. Oherwydd ei helaethrwydd, argaeledd hawdd a phris isel, defnyddir startsh yn helaeth wrth ymchwilio i blastigau diraddiadwy. Ar hyn o bryd, mae plastigau bioddiraddadwy wedi'u seilio ar startsh yn cyfrif am oddeutu 50% o'r plastigau bioddiraddadwy masnachol presennol, ac fe'u defnyddiwyd mewn ffilmiau pecynnu bwyd, ffilmiau tomwellt amaethyddol, blychau cinio plastig ewynnog, a sgaffaldiau peirianneg meinwe esgyrn meddygol 41. Fodd bynnag, yn ddyledus i strwythur moleciwlaidd startsh, mae prosesadwyedd startsh ei hun yn wael. O'u cymharu â phlastigau traddodiadol, mae priodweddau mecanyddol ac eiddo rhwystr plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh yn cael eu lleihau'n fawr, ac ni ellir eu hyrwyddo ymhellach yn fasnachol. Felly, mae addasiad corfforol neu gemegol startsh yn bwysig iawn. Mae croesgysylltu yn un o'r prif ddulliau o addasu startsh. Mae'r strwythur rhwydwaith tri dimensiwn sydd wedi'i gysylltu'n dynn a ffurfiwyd trwy groesgysylltu yn gwella'r rhyngweithio rhyngfoleciwlaidd, a thrwy hynny gael deunydd diraddiadwy ag ymwrthedd gwres da, ymwrthedd dŵr, cryfder uchel a hyblygrwydd.
delwedd
Dull traws-gysylltu o blastig diraddiadwy wedi'i seilio ar startsh
Traws-gysylltu yw'r broses o gysylltu cadwyni polymer llinol neu ganghennog â pholymer rhwydwaith trwy ffurfio bondiau cofalent. Yn ôl gwahanol ddulliau traws-gysylltu, gellir rhannu plastigau diraddiadwy traws-gysylltiedig â starts â phlastig diraddiadwy wedi'i seilio ar startsh yn gemegol a phlastigau diraddiadwy wedi'u seilio ar startsh â llun.
1
Croeslinio cemegol
Traws-gysylltu cemegol yw adwaith asiant traws-gysylltu sy'n cynnwys grwpiau deuaidd neu grwpiau swyddogaethol lluosog gyda'r grwpiau hydrocsyl ar y moleciwl startsh i ffurfio grwpiau fel bondiau dieter neu grwpiau dieter, a thrwy hynny groes-gysylltu moleciwlau startsh lluosog i ffurfio rhwydwaith gofodol. Dull polymer tebyg i strwythur. Yr asiantau croeslinio a ddefnyddir yn gyffredin yw glutaraldehyde, epichlorohydrin (ECH), sodiwm trimetaphosphate (STMP), asid citrig (CA) ac asid malic. Mae priodweddau plastig diraddiadwy ar sail startsh a baratowyd gyda gwahanol gyfryngau croeslinio hefyd yn wahanol.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda hyrwyddo cysyniadau diogelu'r amgylchedd yn egnïol, quot math CA &; gwyrdd" mae asiantau croeslinio nad ydynt yn wenwynig wedi dod yn fwy a mwy poblogaidd ymhlith ymchwilwyr ac maent wedi dod yn brif gyfryngau croeslinio ar gyfer croeslinio plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh. Yn ôl yr amser pan ychwanegir yr asiant croeslinio, gellir rhannu croeslinio cemegol yn groeslinio (hynny yw, ychwanegir yr asiant croeslinio i adweithio yn ystod y broses mowldio polymer) ac ôl-groeslinio (hynny yw, ar ôl i'r deunydd gael ei ffurfio, ei drwytho). gan yr hydoddiant asiant croeslinio) Mae'r dull yn achosi croesgysylltu rhwng moleciwlau).
2
Photocrosslinking
Mae ffotocrosslinking yn ddull o ychwanegu ffotosensitizer i'r system startsh i'w ddadelfennu'n radicalau rhydd o dan arbelydru golau uwchfioled (UV), a defnyddio'r ffotosensitizer i bolymeiddio'r grwpiau hydrocsyl yn y startsh i groesgysylltu'r moleciwlau startsh. . Wrth ffotocrosslinio i baratoi plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh, y dos ymbelydredd a chrynodiad ffotosensitizer yw'r ffactorau pwysicaf sy'n effeithio ar radd croeslinio'r deunydd. O'i gymharu â'r dull traws-gysylltu cemegol, nid oes angen offer hydrothermol ac adweithyddion traws-gysylltu ar y dull traws-gysylltu, mae'n fwy diogel ac yn fwy cyfeillgar i'r amgylchedd, ac mae'n syml i'w weithredu, ac mae'n hawdd rheoli'r adwaith. Gellir ei addasu i gynhyrchu deunyddiau ar raddfa fawr yn barhaus ac mae'n addas ar gyfer hydrogels bio-seiliedig. , Paratoi deunyddiau dosbarthu cyffuriau, ac ati.
Effaith croesgysylltu ar briodweddau plastig diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh
1
Gwrthiant dŵr
Gwrthiant dŵr yw un o'r amodau pwysig ar gyfer profi safonau cymhwyso deunyddiau pilen diraddiadwy bio-seiliedig. Fodd bynnag, oherwydd hydrophilicity naturiol startsh, mae deunyddiau ffilm sy'n seiliedig ar startsh yn gyffredinol yn arddangos hydrophilicity cryfach a athreiddedd uwch. Mae addasu traws-gysylltu yn gwneud i startsh fod â strwythur rhwydwaith tri dimensiwn wedi'i gysylltu'n dynn, a all atal mynediad a mudo moleciwlau dŵr yn effeithiol. Defnyddir amsugno dŵr, chwyddo a chyfradd trosglwyddo anwedd dŵr (WVP) yn aml i nodweddu gwrthiant dŵr deunyddiau sy'n seiliedig ar startsh.
2
Ymddygiad mecanyddol
Mewn cynhyrchu a bywyd beunyddiol, mae angen i ddeunyddiau ffilm pecynnu fod â chryfder a hyblygrwydd penodol i gynnal eu cyfanrwydd wrth brosesu. Mae croesgysylltu yn sefydlu cysylltiadau rhyngfoleciwlaidd ac intramoleciwlaidd, yn gwneud cadwyni moleciwlaidd startsh yn hirach, yn gwella rhyngweithiadau rhyngfoleciwlaidd, ac yn arwain at gryfder tynnol cynyddol y deunydd a llai o elongation ar yr egwyl. A siarad yn gyffredinol, gall ychwanegu ychydig bach o asiant croeslinio fodloni gofynion perfformiad y cynnyrch. Pan fydd graddfa'r croesgysylltu yn isel, mae hyd y moleciwlau startsh sydd ar gael ar gyfer llithro yn cynyddu. Gyda chynnydd parhaus i raddau'r croeslinio, mae'r rhyngweithiadau rhyng-foleciwlaidd ac intramoleciwlaidd yn cael eu gwella, ac mae'r cryfder tynnol yn cael ei gynyddu, ond ar yr un pryd mae'r llithriad rhyngfoleciwlaidd hefyd yn gyfyngedig, sy'n arwain at ostyngiad yr elongation ar doriad y deunydd. a'r disgleirdeb. Mae gan startsh hydrophilicity cryf. Os oes gormod o startsh yn y system, bydd y grym rhyngfoleciwlaidd yn cael ei wanhau ar ôl i'r deunydd amsugno dŵr, sy'n lleihau cryfder tynnol y deunydd yn fawr. Yn ogystal â graddfa'r cynnwys croeslinio a starts, mae RH hefyd yn cael mwy o effaith ar briodweddau mecanyddol plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh. Pan fydd y RH yn 40%, priodweddau mecanyddol y ddalen sy'n seiliedig ar startsh yw'r gorau. Gall RH rhy isel wneud y deunydd yn frau a thorri'n ddarnau wrth ei ymestyn; pan fydd RH yn rhy uchel, mae llawer iawn o foleciwlau dŵr yn mynd i mewn i'r ddalen blastig fel plastigydd, ac mae'r cryfder tynnol yn lleihau. Mae'r amser halltu a'r tymheredd halltu hefyd yn ffactorau pwysig sy'n effeithio ar ei briodweddau mecanyddol.
3
Diraddiadwyedd
Diraddiadwyedd yw'r fantais fwyaf o ddeunyddiau sy'n seiliedig ar startsh. Mae bioddiraddio deunyddiau sy'n seiliedig ar startsh fel arfer yn cael ei achosi gan weithgareddau biolegol ffyngau, bacteria a micro-organebau eraill o dan amodau naturiol fel pridd, neu o dan rai amodau penodol fel amodau compostio neu mewn toddiannau diwylliant dyfrllyd. Mae'r dull claddu pridd yn defnyddio micro-organebau i erydu'r startsh ynddo a secretu ensymau, sy'n lleihau cryfder y deunydd. Mae'r plastig a'r halen metel yn y pridd yn cael hunan-ocsidiad i gynhyrchu perocsidau, sy'n hyrwyddo rhwyg cadwyni moleciwlaidd polymer ac yn dod yn sylweddau moleciwlaidd isel. , Sy'n dod yn H2O a CO2. Mae'r dull compostio yn defnyddio micro-organebau i reoli trosi deunydd organig diraddiadwy mewn gwastraff solet yn hwmws sefydlog, H2O a CO2 o dan amodau ocsigen. Mae croesgysylltu yn gwella'r grym rhyngweithio rhyngfoleciwlaidd a rhyng-foleciwlaidd ac yn lleihau cyfradd ddiraddio'r deunydd. O dan amgylchiadau arferol, mae cydberthynas gadarnhaol rhwng gradd diraddio plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh a chynnwys startsh ac amser claddu pridd, ac mae cydberthynas gadarnhaol rhwng y gyfradd ddiraddio a chynnwys startsh, lleithder amgylcheddol, gradd drawsgysylltu, a chynnwys plastigydd.
Dull addasu o blastig diraddiadwy traws-gysylltiedig wedi'i seilio ar startsh
Oherwydd y strwythur rhwydwaith tri dimensiwn cryno a ffurfiwyd trwy groesgysylltu, mae perfformiad plastigau diraddiadwy traws-gysylltiedig sy'n seiliedig ar startsh wedi'i wella i raddau, ond nid yw'n cwrdd â safonau plastigau cyffredinol o hyd. Felly, mae angen ei addasu ymhellach, gan gynnwys asio â deunyddiau polymer eraill, gwella nano-ddeunydd, addasu lluosog, cotio gorchudd hydroffobig, ac ati.
1
Addasiad cyfuniad polymer naturiol
Defnyddiodd Geng Shengrong ac eraill STMP i groes-gysylltu system gyfuno powdr plu startsh a konjac, a pharatoi ffilm gyfuniad ddiraddiadwy ag ymwrthedd dŵr da a phriodweddau mecanyddol trwy'r dull ffurfio ffilm castio. Mae canlyniadau'r astudiaeth hon yn dangos y gall glucomannan â strwythur rhwydwaith atal setlo startsh a'i fod yn fuddiol i wella cydnawsedd y system gyfuno. Yna ychwanegir swm priodol o PVA at y system i asio. Mae PVA yn darparu gwell ymwrthedd dŵr ac eiddo mecanyddol i'r ffilm, ond mae cydnawsedd y system yn mynd yn wael. Li et al. defnyddio glutaraldehyde fel yr asiant traws-gysylltu i baratoi ffilm draws-gysylltiedig gyfansawdd tatws / CS gyda gwell ymwrthedd dŵr trwy'r dull castio. Ar yr un pryd, rhoddodd CS briodweddau gwrthfacterol unigryw i'r ffilm, gan ei galluogi i gael ei ddefnyddio mewn biofeddygaeth neu gadw bwyd. Defnyddir y maes yn helaeth. O'u cymharu â ffilmiau pur sy'n seiliedig ar startsh, mae priodweddau ffilmiau wedi'u seilio ar startsh sy'n cael eu cymysgu a'u croes-gysylltu â biopolymerau eraill. Ar yr un pryd, gall biomaterials eraill hefyd ddod â rhai priodweddau ychwanegol i ffilmiau sy'n seiliedig ar startsh. Y dull hwn yw paratoi Y duedd newydd o ddeunyddiau pilen newydd sy'n seiliedig ar startsh.
2
Addasiad cymysgu polyester diraddiadwy
Gall cyfuno startsh â polyester diraddiadwy, gyda chymorth priodweddau mecanyddol rhagorol polyester' s wneud iawn am ddiffyg perfformiad ffilmiau startsh. Ar gyfer systemau cymysgu, mae cydnawsedd sylweddau lluosog yn ffactor pwysig sy'n effeithio ar briodweddau mecanyddol deunyddiau. Defnyddir ECH a glyserin i addasu'r startsh, ac yna mae'r startsh wedi'i addasu yn cael ei gyfuno â PLA, a gellir paratoi'r ffilm trwy'r broses gwasgu poeth. Mae'r grwpiau hydrocsyl ar y moleciwlau startsh yn cael eu croes-gysylltu gan foleciwlau ECH i ffurfio grwpiau ether, a thrwy hynny newid hydrophilicity startsh. Mae'r canlyniadau'n dangos bod addasiad traws-gysylltu a phlastaleiddio startsh yn gwella ei gydnawsedd â PLA ac yn gwella ei briodweddau mecanyddol. Gellir paratoi ffilm gyfuniad teiran gyda chymarebau gwahanol o startsh / PVA / CA.
3
Addasiad wedi'i atgyfnerthu gan lenwad nano
Yn ogystal â pholystrau diraddiadwy, mae seliwlos a nanoronynnau hefyd yn llenwyr a ddefnyddir yn gyffredin yn ystod y blynyddoedd diwethaf i astudio priodweddau mecanyddol plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh. Astudiaethau gan Balakrishnan et al. wedi dangos bod nanofibers seliwlos (CNFs) a nanocrystalau seliwlos (CNCs) yn cael gwell effaith gryfhau ar bilenni startsh, ac mae CNFs yn cael effeithiau cryfhau gwell na CNCs. Mae hyn yn bennaf oherwydd y ffaith bod seliwlos a starts yn polysacaridau, ac mae gan y ddau strwythurau tebyg, ac mae'n hawdd ffurfio bondiau hydrogen cryf rhwng grwpiau hydrocsyl, gan arwain at adlyniad rhyngwynebol cryf iawn. Mae gan CNCs forffoleg tebyg i nodwydd gyda chrisialogrwydd uchel; tra bod gan CNFs strwythur rhwydwaith gyda chymhareb agwedd fawr, graddfa uchel o gysylltiad â starts, a mwy o ryngweithio rhwng moleciwlau. Mae'n gwella priodweddau mecanyddol deunyddiau ffilm sy'n seiliedig ar startsh.
4
Addasiad cotio hydroffobig
Er mwyn gwella gwrthiant dŵr y ffilm sy'n seiliedig ar startsh, gellir ei drin ar yr wyneb hefyd, fel cotio â gorchudd hydroffobig. Mwydwch y ffilm glwten gwenith wedi'i baratoi a'r hambwrdd startsh ewynnog yn y toddiant triacetate-deuichometomethan. Bydd anwadaliad araf y toddydd yn ffurfio ffilm cotio ar wyneb y deunydd. Mae'r gorchudd startsh triacetate yn gwella ymwrthedd dŵr yn fawr. Wrth ddefnyddio PLA fel deunydd crai i orchuddio ewyn wedi'i seilio ar startsh, er bod gan y gorchudd PLA gydnawsedd gwael â'r ewyn, mae'n dal i wella dwysedd, cryfder tynnol a chryfder effaith yr ewyn.
5
Addasiad cemegol lluosog
Mae perfformiad deunyddiau ffilm traws-gysylltiedig wedi'u seilio ar startsh a baratowyd trwy ddefnyddio dulliau addasu lluosog yn gynhwysfawr yn well na pherfformiad un ffilm startsh wedi'i haddasu traws-gysylltiedig. Addasiadau cemegol lluosog yw'r duedd brif ffrwd i wella perfformiad ffilmiau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh. Pan fydd y ffilm startsh ocsidiedig traws-gysylltiedig (ffilm C-OS) a'r ffilm startsh traws-gysylltiedig ocsidiedig (ffilm O-CS) yn cael eu paratoi yn y drefn honno â hydrogen perocsid ac asid borig, mae gan y ffilm O-CS fwy o fanteision oherwydd y rhannol. diraddio moleciwlau startsh oherwydd yr ocsidiad cyntaf. Mae hydrophilicity uchel yn gwneud y ffilm yn fwy hyblyg; Mae gan ffilm C_OS radd uwch o groeslinio oherwydd y croeslinio cyntaf, ac mae gan y ffilm well ymwrthedd a chryfder dŵr. Paratowyd y startsh wedi'i addasu â phlastig polyol cyfansawdd hydroffobig a lipoffilig trwy berfformio traws-gysylltu STMP yn olynol, triniaeth wyneb asiant cyplu aluminate a phlastaleiddio plastigydd cyfansawdd ar startsh corn, ac yna ei gyfuno â PCL a'i galendr yn Ffilm, gall hydroffobigrwydd y ffilm gael ei wella'n fawr. Sukhija et al. defnyddio STMP fel yr asiant traws-gysylltu a hypoclorit sodiwm fel yr ocsidydd i baratoi startsh gwreiddiau lotws wedi'i addasu â ocsidiad dwbl wedi'i addasu, ei gyfuno â phrotein maidd dwys, glyserin, a chragen llyriad, a'i baratoi trwy'r dull castio. Mae'r ffilm sy'n seiliedig ar startsh yn cael ei sicrhau, ac mae sefydlogrwydd thermol, priodweddau mecanyddol a gwrthiant dŵr y ffilm yn gwella'n fawr. Mae addasu lluosog nid yn unig yn gwella perfformiad y deunydd, ond hefyd yn cynyddu cost cynhyrchu deunyddiau sy'n seiliedig ar startsh. Felly, dewis llai o ddulliau addasu i gael gwell perfformiad yw canolbwynt ymchwil yn y dyfodol ar blastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh.
Cyfeiriad datblygu plastigau diraddiadwy wedi'u seilio ar startsh yn y dyfodol
Mae defnyddio plastigau diraddiadwy traws-gysylltiedig sy'n seiliedig ar startsh yn un o'r dulliau pwysig i leddfu problem quot &; gwyn" llygredd. Fodd bynnag, ar ôl blynyddoedd o ymchwil a datblygu, nid yw'r deunydd wedi'i gynhyrchu a'i gymhwyso eto, yn bennaf oherwydd ei gost a'i berfformiad. Mae gan y plastig diraddiadwy cwbl seiliedig ar startsh sy'n seiliedig ar startsh briodweddau diraddio rhagorol, ond mae'n anodd cyrraedd ei briodweddau mecanyddol a'i wrthwynebiad dŵr i safonau plastigau cyffredinol. Er mwyn cael plastigau cwbl ddiraddiadwy wedi'u seilio ar startsh sy'n cwrdd â gofynion defnyddio, mae addasu traws-gysylltu syml â starts ymhell o fod yn ddigon. Rhaid ei gyflawni trwy gymhwyso dulliau addasu cymhleth yn gynhwysfawr neu gyfuno â polyester. Mae'n anochel y bydd y costau uchel sy'n deillio o hyn yn rhwystro hyrwyddo deunyddiau yn fasnachol. Ar hyn o bryd, mae pris plastigau diraddiadwy cwbl seiliedig ar startsh a gynhyrchir ar y farchnad 4-10 gwaith yn fwy na phlastigau pwrpas cyffredinol. Fe'u defnyddir yn bennaf wrth gontractio a phecynnu rhai colur pen uchel a rhai cyflenwadau meddygol (megis cymalau llawfeddygol a chapsiwlau rhyddhau cyffuriau). ).
Fodd bynnag, startsh yw un o'r deunyddiau crai mwyaf cystadleuol ar gyfer plastigau bio-seiliedig, ac mae ganddo ragolygon cymhwysiad eang mewn strategaethau datblygu cynaliadwy. Ar hyn o bryd, plastigau cyfuniad polyester diraddiadwy â starts yw'r cynhyrchion mwyaf aeddfed a cwbl ddiraddiadwy ar y farchnad. Yn y dyfodol, dylai ymchwilwyr ymroi i ddatblygu plastigau diraddiadwy cost isel a pherfformiad uchel yn seiliedig ar startsh. Mae'r cyfarwyddiadau ymchwil canlynol yn bennaf:
1. Dylid defnyddio dulliau addasu diogel ac ecogyfeillgar yn y broses addasu, a dylid defnyddio ychwanegion gwyrdd a di-lygredd cymaint â phosibl i hwyluso eu diraddio neu eu compostio.
2. Ar gyfer plastigau diraddiadwy cymysg sy'n seiliedig ar startsh, dylid cynyddu cymaint â phosibl o startsh a ddefnyddir ar y rhagosodiad o fodloni'r gofynion perfformiad i leihau cost cynhyrchu'r deunydd; ar yr un pryd, dylai'r cyfuniadau fod â chydnawsedd da i gael priodweddau mecanyddol rhagorol.
3. Cyflwyno deunyddiau newydd i roi priodweddau amlswyddogaethol i blastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh, megis ychwanegu chitosan, PVA, ac ati i roi priodweddau gwrthfacterol i ddeunyddiau startsh, ychwanegu rosin, ac ati i roi priodweddau gwrth-uwchfioled i ddeunyddiau â starts, er mwyn ehangu cymhwysiad marchnad plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh.
4. Datblygu prosesau newydd i leihau'r defnydd o ynni o gynhyrchu deunyddiau, megis defnyddio dulliau mowldio gwell, dulliau mowldio chwythu allwthio, ac ati yn lle castio dulliau ffilm i hyrwyddo cynhyrchu màs parhaus masnachol plastigau diraddiadwy sy'n seiliedig ar startsh. .
Rydym yn cynnig ffilm bioddiraddadwy lawn a bag PVA, mae'r holl gynhyrchion yn cael eu gwneud gan offer castio, Mae'n wahanol i gynhyrchion mowldio chwythu traddodiadol, nid yw'r holl gynhyrchion mowldio chwythu yn fioddiraddadwy. Gallwn gynhyrchu ffilmiau a bagiau pva mewn lliwiau llawn tryloyw ac amrywiol. ac mae'r ffilm PVA yn fwy llyfn na'r cynhyrchion mowldio chwythu traddodiadol.
Rydym hefyd yn cynnig ffilm a bagiau bioddiraddadwy llawn deunydd organig gyda deunydd crai patent a Phroses gynhyrchu.
Am fwy o gynhyrchion ffilm a bagiau PVA ymwelwch â ni:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/