Vai jūs vēlētos izmantot jaunāko cietes bāzes bioloģiski noārdāmo plastmasas modifikācijas tehnoloģiju?
Kopš pagājušā gadsimta 30. un 40. gadiem plastmasa ir kļuvusi par ceturto lielāko jauno pamatmateriālu veidu aiz tērauda, koka un cementa, pateicoties tā priekšrocībām, ko rada mazs svars, zemas izmaksas un spēcīga plastika. Plastmasas universālie izstrādājumi tiek izmesti lielos daudzumos, un rezultātā radies&"baltais piesārņojums GG"; ir radījis milzīgu spiedienu uz ekoloģisko vidi. Tajā pašā laikā nafta kā neatjaunojams resurss galu galā tiks izsmelts.
Tāpēc pēdējos gados valstis visā pasaulē ir secīgi izsniegušas" plastmasas ierobežojumu rīkojumus" mudināt praktizētājus un patērētājus izmantot zaļu un videi draudzīgu noārdāmo plastmasu, izmantojot visaptverošus aizliegumus, brīvprātīgas vienošanās un citas metodes.
Noārdāmo plastmasu veidi
Polikaprolaktons (PCL)
Polipienskābe (PLA)
Polivinilspirts (PVA), polihidroksi
Alkilesteris (PHA)
ciete
Celuloze
Nātrija algināts (SA)
Hitozāns (CS)
Uz olbaltumvielām balstītas bioplastmasas
Ciete ir dabisks un atjaunojams polimēru savienojums. Pārpilnības, ērtas pieejamības un zemas cenas dēļ to labvēlīgi noārdās plastmasas.
Pašlaik no cietes bāzes noārdāmā plastmasa veido apmēram 50% no esošās komerciāli noārdāmās plastmasas un tiek plaši izmantota pārtikas iepakojuma plēvēs, lauksaimniecības mulčas plēvēs, putuplasta plastmasas pusdienu kastēs un medicīniskajās kaulu audu inženieru sastatnēs.
Tomēr, salīdzinot ar tradicionālajām plastmasām, cietes bāzes noārdāmo plastmasu mehāniskās īpašības un barjeras īpašības ir ievērojami samazinātas, un tās nevar tālāk reklamēt komerciāli. Tāpēc cietes fizikālā vai ķīmiskā modifikācija ir ļoti svarīga.
Šķērssaistīšana ir viena no galvenajām cietes modifikācijas metodēm. Cieši savienota trīsdimensiju tīkla struktūra, kas izveidota, savstarpēji savienojot, uzlabo starpmolekulāro mijiedarbību, tādējādi iegūstot noārdāmu materiālu ar labu siltuma pretestību, ūdens izturību, augstu izturību un elastību.
Cietes struktūra un īpašības
Ciete ir polimēru ogļhidrāti, kas veidojas, dehidrējot un polimerizējot vairākas glikozes molekulas.
Ciete granulu veidā ir plaši sastopama augstāko augu saknēs, bumbuļos, augļos un lapās. Pašlaik galvenās kultūras, kas ražo cieti, ir kvieši, kukurūza un kartupeļi.
Ciete galvenokārt sastāv no amilozes un amilopektīna:
Amiloze ir ļoti kristāliska un var izšķīst karstā ūdenī, nekļūstot par pastu;
Amilopektīns nešķīst aukstā ūdenī, bet ar karstu ūdeni uzbriest pastā.
Dažādiem cietes avotiem ir atšķirīgs sastāvdaļu saturs un dažādas īpašības. Visaptverošs vairāku īpašību salīdzinājums. Kartupeļu cietei ir labāka anti-retrogression un caurspīdīgums, kā arī vislabākā pelējuma izturība, mehāniskās īpašības un ūdens izturība, un tā ir vispiemērotākā membrānas materiālu sagatavošanai.
a) amiloze; b) amilopektīns
Dažādu avotu cietes sastāva un īpašību salīdzinājums
Sadalošās cietes bāzes sadalāmās plastmasas metode
Šķērssaistīšana ir process, kurā lineāras vai sazarotas polimēru ķēdes savieno ar kovalentām saitēm, veidojot tīkla vai beztaras polimēru. Saskaņā ar dažādām šķērssaistīšanas metodēm šķērssaistītās cietes bāzes noārdāmās plastmasas var iedalīt ķīmiski šķērssaistītās noārdāmās cietes balstītās plastmasās un foto šķērssaistītās cietes bāzes noārdāmajās plastmasās.
01
Ķīmiskā šķērssavienošana
Ķīmiska saites ir šķērssavienojuma, kas satur bināras vai vairākas funkcionālās grupas, reakcija ar cietes molekulās esošajām hidroksilgrupām, veidojot tādas grupas kā diētas saites vai diestera grupas, tādējādi savstarpēji saistot vairākas cietes molekulas, veidojot telpisko tīklu Kvadrātveida polimēra struktūra.
Parasti izmantotie savienojošie līdzekļi ir glutaraldehīds, epihlorhidrīns (ECH), nātrija trimetafosfāts (STMP), citronskābe (CA) un ābolskābe. Arī no cietes bāzes noārdāmo plastmasu, kuras sagatavo dažādi šķērssavienojumi, īpašības ir atšķirīgas.
Citronskābe
Adipīnskābes šķērssaistītajai plēvei ir vislabākās gaismas caurlaidības un barjeras īpašības. Borskābes šķērssaistītajai plēvei ir vislielākā izturība, savukārt CA šķērssaistītajai plēvei ir vislabākā elastība; mikrotopogrāfija rāda, ka adipīnskābes un borakssavienotās plēves ir labākas par borskābi. Sietotajām plēvēm ir vienmērīgāka struktūra un tās ir vairāk piemērotas cietes / PHA salikto plēvju pagatavošanai.
Katra parauga skenējošā elektronu mikrogrāfija
Pēdējos gados, enerģiski popularizējot vides aizsardzības koncepcijas, CA tipa GG; zaļā" netoksiski šķērssaistīšanas līdzekļi ir kļuvuši arvien populārāki pētnieku vidū un kļuvuši par galvenajiem šķērssaistīšanas līdzekļiem cietes sadalāmo plastmasu šķērssaistīšanai.
No cietes bāzes noārdāma plastmasa
Saskaņā ar šķērssaistīšanas līdzekļa pievienošanas laiku ķīmisko saites var iedalīt:
Šķērssaistīšana (tas ir, pievienojot šķērssaistīšanas līdzekli, lai reaģētu polimēra formēšanas laikā)
Pēcsavienošana (tas ir, pēc materiāla veidošanās starp molekulām notiek šķērssaistīšana, izmantojot šķērssaistīšanas līdzekļa šķīduma iegremdēšanas metodi).
Ja vajadzīgo šķērssaistīšanas pakāpi nevar sasniegt, izmantojot šķērssaistīšanu, var apsvērt pēcsavienojumu. Lielākā daļa šķērssaistīšanas reakciju tiek veikta cietes pastas šķidrumā, un reakcijas temperatūrai vajadzētu sasniegt cietes želatinizācijas temperatūru.
02
Fotokrosslinkings
Fotokroslinkings ir metode, kā cietes sistēmai pievienot fotosensibilizatoru, lai ultravioletās gaismas (UV) apstarojumā to sadalītu brīvajos radikāļos, un fotosensitizatoru, lai polimerizētu cietes hidroksilgrupas, lai šķērsotu cietes molekulas. .
Veicot fotosavienojumu, lai sagatavotu noārdāmās cietes bāzes plastmasu, starojuma deva un fotosensibilizatora koncentrācija ir vissvarīgākie faktori, kas ietekmē materiāla šķērssavienojuma pakāpi.
Salīdzinot ar ķīmisko šķērssaišu metodi, foto šķērssavienošanas metodei nav nepieciešamas hidrotermiskas iekārtas un šķērssaistīšanas reaģenti, tā ir drošāka un videi draudzīgāka, un to ir viegli darbināt, un reakciju ir viegli kontrolēt. To var pielāgot liela apjoma nepārtrauktai materiālu ražošanai un tas ir piemērots bioķīmiskiem hidrogēliem. , Zāļu piegādes materiālu sagatavošana utt.
Šķērssaites ietekme uz cietes bāzes noārdāmo plastmasu īpašībām
01
Ūdens izturīgs
Ūdensizturība ir viens no svarīgiem nosacījumiem, lai pārbaudītu bioloģiski noārdāmo membrānu materiālu lietošanas standartus. Tomēr cietes dabiskās hidrofilitātes dēļ uz cietes bāzes veidotajiem materiāliem parasti ir lielāka hidrofilitāte un augstāka caurlaidība. Savienojot modifikāciju, cietei ir cieši saistīta trīsdimensiju tīkla struktūra, šie tīkli var efektīvi novērst ūdens molekulu iekļūšanu un migrāciju. Ūdens absorbciju, pietūkumu un ūdens tvaiku pārneses ātrumu (WVP) bieži izmanto, lai raksturotu cietes bāzes materiālu ūdens izturību.
Cietes pamatplēve
02
Mehāniskā izturēšanās
Ikdienas ražošanā un dzīvē iepakojuma plēves materiāliem jābūt noteiktam stiprumam un elastīgam, lai apstrādes laikā saglabātu to integritāti. Šķērssaistīšana izveido starpmolekulārus un intramolekulārus savienojumus, padara cietes molekulārās ķēdes garākas un uzlabo starpmolekulāro mijiedarbību, kā rezultātā palielinās materiāla stiepes izturība un samazinās pagarinājums pārrāvuma laikā.
Vispārīgi runājot, neliela daudzuma šķērssaistīšanas līdzekļa pievienošana var apmierināt produkta veiktspējas prasības. Kad šķērssaistīšanas pakāpe ir zema, bīdīšanai pieejamo cietes molekulu garums palielinās. Ar nepārtrauktu šķērssaites pakāpes pieaugumu tiek pastiprināta starpmolekulārā un intramolekulārā mijiedarbība un palielināta stiepes izturība, bet tajā pašā laikā tiek ierobežota arī starpmolekulārā slīdēšana, kas noved pie materiāla pārrāvuma pagarinājuma samazināšanās. un parāda trauslumu.
Cietei ir ārkārtīgi spēcīga hidrofilitāte. Ja cietes saturs sistēmā ir par daudz, starpmolekulārais spēks tiks vājināts pēc materiāla absorbcijas ūdens, kas ievērojami samazina materiāla stiepes izturību.
Papildus šķērssavienojuma pakāpei un cietes saturam relatīvajam mitrumam ir lielāka ietekme arī uz cietes bāzes noārdāmo plastmasas mehāniskajām īpašībām. Kad relatīvais mitrums ir 40%, cietes bāzes loksņu mehāniskās īpašības ir vislabākās. Pārāk zems relatīvais mitrums var padarīt materiālu trauslu un, izstiepjoties, sadalīties gabalos; kad relatīvais mitrums ir pārāk augsts, plastmasas loksnē kā plastifikators nonāk liels daudzums ūdens molekulu, un stiepes izturība samazinās.
Sacietēšanas laiks un cietēšanas temperatūra ir arī svarīgi faktori, kas ietekmē tā mehāniskās īpašības. Kad oksidētās saharozes saturs ir 5 svara%, glicerīna saturs ir 15 svara%, sacietēšanas laiks ir 5 minūtes un sacietēšanas temperatūra ir 180 ° C, cietes plēves mehāniskās īpašības ir optimālas (stiepes izturība ir 23 MPa, pagarinājums pārrāvumā ir 60%).
Kad sacietēšanas laiks ir īss, ar šķērssavienojumu nepietiek, lai izveidotu tīklu starp cietes molekulām, un starpmolekulārā mijiedarbība ir vāja. Ja sacietēšanas laiks ir pārāk ilgs, cietes skelets tiks iznīcināts, kas novedīs pie stiepes izturības samazināšanās un pagarinājuma pārtraukumā. Tajā pašā laikā šķērssaistīšanai nepieciešama pietiekami augsta sacietēšanas temperatūra, lai nodrošinātu efektīvu ūdens molekulu noņemšanu no šķērssaistīšanas reakcijas sistēmas.
Cietes plastmasas izejvielas
Plastifikatora pievienojamais daudzums nedrīkst būt par daudz. Cietes plēves caurlaidība palielinās, palielinoties plastifikatora koncentrācijai, bet, kad tās koncentrācija pārsniedz kritisko robežu, notiks fāžu atdalīšanās. Turklāt daži šķērssaistošie līdzekļi var vienlaikus darboties kā šķērssaistīšanas līdzekļi un plastifikatori cietes bāzes plēves materiālos.
CA ir tāds divvirzienu efekts. Kad CA saturs pārsniedz 10 masas%, CA pārpalikums darbojas kā plastifikators, kā rezultātā samazinās stiepes izturība un palielinās pagarinājums pārrāvuma laikā. CA satura palielināšanās PVA / cietes kompozītmateriālos no 5 masas% līdz 30 masas% būtiski nesamazināja stiepes izturību, bet stiepes pagarinājums ievērojami palielinājās. Šķērssaistīšanas un plastifikācijas kopējais efekts izraisa sarežģītas cietes bāzes materiālu veiktspējas izmaiņas. Šāda veida šķērssaistīšanas līdzekļiem piemērots piedevu daudzums var uzlabot noārdāmās cietes bāzes plastmasas darbību, un pārāk daudz tas darbosies kā plastifikators, kas negatīvi ietekmēs materiāla veiktspēju.
03
Noārdīšanās spēja
Noārdīšanās ir lielākā cietes materiālu priekšrocība. Materiālu, kas satur cieti, bioloģisko noārdīšanos parasti izraisa sēnīšu, baktēriju un citu mikroorganismu bioloģiskā aktivitāte dabiskos apstākļos, piemēram, augsnē, vai noteiktos īpašos apstākļos, piemēram, kompostēšanas apstākļos vai ūdens kultūras šķīdumos.
Augsnes apbedīšanas metode izmanto mikroorganismus, lai tajā grauztu cieti un izdalītu fermentus, kas samazina materiāla izturību. Augsnē esošā plastmasa un metāla sāls tiek automātiski oksidēti, radot peroksīdus, kas veicina polimēru molekulāro ķēžu pārrāvumu un kļūst par zemas molekulārās vielām. , Kas kļūst par H2O un CO2.
Komposta degradācija
Kompostēšanas metodē tiek izmantoti mikroorganismi, lai kontrolētu cieto atkritumu sadalāmo organisko vielu pārveidošanos par stabilu humusu, H2O un CO2 skābekļa apstākļos.
Šķērssaistīšana uzlabo starpmolekulāro un intramolekulāro mijiedarbības spēku un samazina materiāla noārdīšanās ātrumu. Normālos apstākļos uz cietes bāzes noārdāmo plastmasu noārdīšanās pakāpe ir pozitīvi korelēta ar cietes saturu un augsnes apglabāšanas laiku, un noārdīšanās ātrums ir pozitīvi korelēts ar cietes saturu, vides mitrumu, šķērssaistīšanas pakāpi un plastifikatora saturu.
Apbedīšanas dziļumam nav acīmredzamas ietekmes uz filmas noārdīšanās ātrumu; filmas svara zaudēšanas ātrums 15 dienu laikā ir 48,70%, kam ir perfekta bioloģiskā noārdīšanās.
CO2 daudzums, kas izdalās augsnes kompostēšanas sistēmā, raksturo CA šķērssaistīto augsta amilozes miežu cietes bioplastmasu noārdāmību. Plastmasas noārdīšanās ātrums ir samērā augsts 20 dienu laikā un ievērojami samazinās pēc 20 dienām. Pēc 100 dienām noārdīšanās ātrums ir tāds pats kā augsnes atskaites ātrums, un materiāls ir pilnībā noārdījies. Tajā pašā laikā tika konstatēts, ka šķērssaistītās cietes bāzes noārdāmo plastmasu noārdīšanās ātrums bija daudz lēnāks nekā cietes granulās.
Modificētā miežu miziņa veicina PVA / cietes šķērssaistītās kompozītplēves noārdīšanos dabiskajā augsnes vidē. Šī pētījuma rezultāti rāda, ka šķērssaistītās PVA / šķērssaistītās cietes plēves svara zaudēšanas ātrums ir mazāks nekā PVA / cietes plēves. Dabiskajai miežu sēnalai / PVA / šķērssaistītās cietes kompozītplēvei ir vislielākais noārdīšanās ātrums, un svara zudums pēc 120 dienām ir 33%, jo dabisko miežu sēnalu klātbūtne kompozītmateriālā var absorbēt vairāk ūdens.
Sadalītās cietes bāzes noārdāmās plastmasas modifikācijas metode
Sakarā ar kompakto trīsdimensiju tīkla struktūru, kas izveidota, savstarpēji savienojot, šķērssaistītās cietes bāzes noārdāmo plastmasu veiktspēja ir zināmā mērā uzlabojusies, taču tā joprojām nesasniedz vispārējās plastmasas standartus. Tādēļ ir nepieciešams to tālāk modificēt, ieskaitot sajaukšanu ar citiem polimēru materiāliem, nano materiāla uzlabošanu, daudzkārtēju modifikāciju, pārklājuma hidrofobu pārklājumu utt.
01
Dabiskas polimēru sajaukšanas modifikācija
Glikomannāns ar tīkla struktūru var kavēt cietes nogulsnēšanos un ir noderīgs, lai uzlabotu sajaukšanas sistēmas savietojamību. Tad sistēmai pievieno atbilstošu PVA daudzumu, lai sajauktu. PVA nodrošina plēvi ar labāku ūdens izturību un mehāniskām īpašībām, bet sistēmas savietojamība kļūst slikta.
Glicerīna plastificētajā sago cietes / zivju želatīna maisījumā tika pievienota transglutamināze, un, savienojot fermentu ar olbaltumvielu aminogrupām, tika sagatavota ūdensizturīga un elastīga cietes bāzes plēve. Modificētās plēves WVP samazinās, pagarinājums pārrāvumā palielinās un stiepes izturība samazinās.
Glutaraldehīds
Izmantojot šķērssaistīšanas līdzekli glutaraldehīdu, ar liešanas metodi tika sagatavota kartupeļu / CS salikta šķērssaistīta plēve ar labāku ūdens izturību. Tajā pašā laikā CS piešķīra filmai unikālas antibakteriālas īpašības, padarot to pieejamu biomedicīnas vai pārtikas konservēšanas jomā. plaši lietots.
Salīdzinot ar tīras cietes plēvēm, tiek uzlabotas cietes bāzes plēvju īpašības, kas ir sajauktas un savstarpēji saistītas ar citiem biopolimēriem. Tajā pašā laikā citi biomateriāli var dot dažas papildu īpašības cietes bāzes plēvēm. Šī metode ir sagatavot jauno tendenci uz jauniem cietes bāzes membrānas materiāliem.
02
Sadalāmā poliestera sajaukšanas modifikācija
Cietes sajaukšana ar noārdāmu poliesteru ar poliestera&# 39 lielisko mehānisko īpašību un ūdens izturības palīdzību var efektīvi kompensēt cietes plēves trūkumu veiktspējas ziņā. Sajaukšanas sistēmām vairāku vielu savietojamība ir svarīgs faktors, kas ietekmē materiālu mehāniskās īpašības.
Cietes modificēšanai izmanto ECH un glicerīnu, un pēc tam modificēto cieti sajauc ar PLA, un filmu sagatavo karstās presēšanas procesā. Cietes molekulās esošās hidroksilgrupas ir savstarpēji saistītas ar ECH molekulām, veidojot ētera grupas, tādējādi mainot cietes hidrofilitāti. Cietes šķērssaistīšana un plastificēšana modificē tās saderību ar PLA un uzlabo tās mehāniskās īpašības.
Ja cietes / PVA / CA satura attiecība ir 3: 3: 0,08, maisījuma plēvei ir vislabākais kopējais sniegums; maisījuma plēves ūdens absorbcija ir 54,31 reizes lielāka par tā paša svaru, un mehāniskā stiepes izturība ir 46,45 MPa.
PVA pievienošanas dēļ plēvei piemīt spēcīga antibakteriāla aktivitāte pret pārtikas izraisītām patogēnām baktērijām Listeria un Escherichia coli.
Svaigu vīģu iesaiņojuma testa rezultāti parāda, ka ar trīsdimensiju kompozītu plēvi, kurai pievienota CA, ir ūdens tvaiku caurlaidība, tā var efektīvi novērst augļu puvi un virsmas miglošanos, kā arī tai ir augsta ūdens aizture un ūdens izturība.
Filmai ir liels potenciāls pretmiglas iepakojuma plēvēs un aktīvās pārtikas iepakošanas lietojumos, lai iesaiņotu augstas caurlaidības svaigus lauksaimniecības produktus.
Ar liešanas metodi tika sagatavota CA šķērssaistīta PVA / cietes kompozītplēve, ko var uzklāt uz brūču pārsējiem. Salīdzinājumā ar līdzīgām plastmasas plēvēm iesaiņošanai, sagatavotajai PVA / cietes kompozītplēvei ir lielāka elastība, mazāks elastības modulis, augstāks šķīdības un pietūkuma indekss, kā arī lielisks in vitro noārdīšanās ātrums un antibakteriālas īpašības.
03
Nano pildvielas pastiprināta modifikācija
Papildus noārdāmam poliesterim celuloze un nanodaļiņas ir arī pildvielas, kuras pēdējos gados parasti izmanto, lai pētītu no cietes bāzes noārdāmo plastmasu mehāniskās īpašības.
Celulozes nanopiedaļām (CNF) un celulozes nanokristāliem (CNC) ir labāka stiprinoša iedarbība uz cietes plēvi, un CNF ir labāk stiprinoša iedarbība nekā CNC. Tas galvenokārt ir saistīts ar faktu, ka gan celuloze, gan ciete ir polisaharīdi, un abiem ir līdzīga struktūra, un starp hidroksilgrupām viegli izveidojas spēcīgas ūdeņraža saites, kā rezultātā tiek panākta ārkārtīgi spēcīga interfeisa saķere.
Celulozes nanopiediena
CNC ir adatas veida morfoloģija ar augstu kristāliskumu; kamēr CNF ir tīkla struktūra ar lielāku malu attiecību, augstāka sapīšanās pakāpe ar cieti un lielāka starpmolekulārā mijiedarbība. Šī spēcīgā saskarne Tas uzlabo cietes bāzes plēves materiālu mehāniskās īpašības.
Vaskaina kukurūzas ciete tika sajaukta ar mikro / nano celulozi (MFC), un ar liešanas metodi tika sagatavoti 1,2,3,4-butanetetrakarboksilskābes šķērssaistītie cietes bāzes kompozīti.
Sasaista plēve ar MFC saturu 15 svara%, neizmantojot nekādus plastifikatorus
Mēs piedāvājam patentētu pilnu bioloģiski noārdāmu plēvi un PVA maisiņu, visi produkti ir izgatavoti, izmantojot liešanas aprīkojumu. Tas atšķiras no tradicionālajiem izstrādājumiem ar izpūšanu, visi izpūšanas produkti nav pilnībā bioloģiski noārdāmi. Mēs varam ražot PVA plēves un maisiņus pilnīgi caurspīdīgās un dažādās krāsās. un PVA plēve ir vienmērīgāka nekā tradicionālie pūšanas izstrādājumi.
Mēs piedāvājam arī organisko materiālu bioloģiski noārdāmās plēves un maisiņus ar patentētu izejvielu un ražošanas procesu.
Lai iegūtu vairāk PVA plēves un maisiņu izstrādājumu, lūdzu, apmeklējiet mūs:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/