食品塑料托盤
食品塑(sù)料(liào)托盤流變性能的理論和實驗研究陳金洲、李新發、艾國(guó)山、牛明軍(jun1)、李(lǐ)文江(鄭州(zhōu)大(dà)學(xué)材料工程(chéng)學院,鄭州45052,河南)我(wǒ)研究了(le)研製的食品塑料托盤(pán)的流(liú)變性能,分(fèn)析和討論了澱粉的種(zhǒng)類 增塑劑(jì)、其他添(tiān)加劑和熔(róng)化溫度對食品塑料托盤流變性能的影響(xiǎng)
基金項目:河南省科技研究項目,獲(huò)3項省級(jí)科技進步獎
澱粉作為一種生物高分子材料,具有資源豐富、物價低廉和可在生的優點。 與聚丙烯、聚乙烯等傳統普通塑料相比,更符合現代環保的(de)要求。 因此,澱粉(fěn)降解(jiě)塑料的研究受到了廣泛關注 澱粉塑料種類繁多,其中食品塑料托盤可以完全生物降(jiàng)解,從長遠來看具有很大的發展潛力。
食品塑料(liào)托盤以澱粉為(wéi)主要原料,添加少量添加劑製成 國內(nèi)外(wài)進行了大量相關研(yán)究,並試用了(le)幾種(zhǒng)產品,分別是不(bú)同(tóng)含水量玉米澱粉塑料熔體的剪切(qiē)應(yīng)力(lì)和表觀粘度隨剪切速率的變化曲線。 從圖中可以看出,隨著剪切速率的增加,剪切應力(lì)增(zēng)加,表觀粘度(dù)降低(dī)。此外,隨著含水量的增加,熔(róng)體的表觀粘度和(hé)剪切應力降(jiàng)低。 結(jié)果表(biǎo)明,水對澱粉塑料有明(míng)顯(xiǎn)的塑化效果(guǒ)。 指出在加工過程中,水是59.5: 30: 10: 0.5。每條曲線的溫度為:不同潤滑劑含量的玉米澱粉塑料的流變曲線 可以看出,潤滑劑的加入降低了熔體的表觀粘度其流動性。 這可能是(shì)由於潤(rùn)滑劑(jì)中長(zhǎng)鏈柔(róu)性亞(yà)甲基的(de)增塑作用(yòng),從而降低了係統的(de)粘性。 另外,添加潤滑劑後,不僅降低了熔體流動阻力,而(ér)且減輕了產品的顏色,脫模性能。 結果表明,所研究係(xì)統中使用的潤滑劑還起到熱穩定劑和(hé)脫模劑的(de)作用。
2.5溫度影響可以看出,熱塑性玉米澱粉的流變性質強烈依賴於溫度變化 隨著溫度的升高,熔體的表觀粘度降低,這符合聚合物熔體流動的(de)體積原理,熔體易於流動(dòng)。 此外,在較低的溫度下(例如130℃和(hé)140℃),表觀粘度的幅度隨著(zhe)剪切速率(下一(yī)頁8)而減小,具有不同密度應力-應變曲線的應變e/2 PS泡沫上升得更快。
用一種方(fāng)法(fǎ)從緩衝材料的應力-應變曲線不難看出,不同密度和厚度的緩衝材料的應力和應變在10~50的應變範圍內基本(běn)呈線(xiàn)性
4.5中美緩衝材料靜態壓縮特性對比(MIL 304)4 . 5 . 1聚氨酯(zhǐ)泡沫與收縮應力應變曲線靜態壓縮特性對比(bǐ)見0。從圖中可以清楚地看出,美國生產的聚氨酯泡沫靜態壓縮應力應變曲線與美國生產的聚氨酯泡沫非常相似(密度為0.035克cm3,應力應變曲線見)。因此,美國生產的聚氨酯(zhǐ)泡沫(mò)的靜態壓縮特性(xìng)與美國生產的聚(jù)氨酯泡沫基本(běn)相同。
4.5.2將聚乙(yǐ)烯泡(pào)沫的靜態壓縮特性與(yǔ)圖1所示的收縮應力-應變曲線進行比較(jiào),國產聚乙(yǐ)烯泡沫的密(mì)度為0.028克cm3,靜態壓縮應力-應變曲線如圖2所示。從兩條曲線的比較來看,當應變小於(yú)35時,美(měi)國曲線低於國內(nèi)曲線,當應變在35和55之間時,兩條曲線重合。當應變大於55時
與美國生產的聚苯乙烯泡沫的密度(dù)相比,泡沫的靜態(tài)壓(yā)縮特性為0.02480-3。兩種國產聚苯乙烯泡沫的應力應變曲線顯示了靜態壓縮應力應(yīng)變曲線。兩圖應力應變曲線的比較表明,當(dāng)應變小於10時,曲線特征基本相同,當(dāng)應變在10~60範圍內時,應力(lì)變化不大,曲線(xiàn)趨於平緩。在此應變範圍內,國產聚苯乙烯(xī)泡沫的應(yīng)力變化大於(yú)美國曲(qǔ)線。當應變大(dà)於60時,兩種聚苯乙烯泡沫的曲線特征接(jiē)近相同。一(yī)般來(lái)說,國產聚苯乙烯泡沫的靜態壓縮特性與美國不同,但仍相對相似。
4通(tōng)過比較國產緩衝材(cái)料與(yǔ)美國(MIL-HDBK-304)的靜態壓縮(suō)特性,可以看出國產緩衝材料的靜態(tài)壓縮特性與美國緩衝材料非常接近,但目前國產緩衝(chōng)材料的(de)穩定性大於(以上第3頁) 這可能是由於少量澱粉(fěn)顆(kē)粒在低(dī)溫下仍未完全熔化,但隨著溫度的(de)進一步升高,在澱粉結晶完全熔化後,溫度的升高(gāo)對表觀粘度幾乎沒有影響。 當成型溫度在140 ~ 150℃之(zhī)間時,成型(xíng)產品的表麵(miàn)外觀和塑化效果好,這也剛剛證明。
3結論澱粉塑化體係熔體的流變行(háng)為隨澱粉類型、增塑(sù)劑(水)、潤滑(huá)劑含量和溫度等(děng)因素而變化。
當剪切速(sù)率小於15(1)時,表(biǎo)觀粘度隨剪切速率的增加而降低;當剪切速率大於1500秒時,表觀粘度幾乎不(bú)受剪切速率的影響。 由於澱粉本身存(cún)在大量親水(shuǐ)基(jī)團(羥基),其產品(pǐn)的耐水性較(jiào)差,尤其(qí)是在潮濕環境中,力學性(xìng)能尤其(qí)下降,因此需要進一步研究澱粉塑料的耐水性。