Modificación de plastificación de películas PBAT/almidón

Los materiales PBAT llenos de almidón son plásticos completamente biodegradables. Tienen una alta eficiencia de degradación en un entorno de compostaje y pueden biodegradarse por completo sin ningún residuo microplástico. Son los mejores materiales para tratar la contaminación blanca y también son un punto de acceso de investigación en los últimos años.

Usando almidón de maíz y PBAT como materias primas principales, el glicerol como plastificante principal, sorbitol y alcohol polivinílico 200 como plastificantes auxiliares, la película PBAT llena de almidón se realiza mediante granulación con extrusores y luego moldeo de soplado. Se compararon los efectos de plastificación de los diferentes plastificantes en materiales PBAT llenos de almidón, y también se exploraron los efectos de los diferentes plastificantes en las propiedades mecánicas, la rugosidad de la superficie, la absorción de agua y la velocidad de disolución de las películas compuestas.

01 Fórmula básica

Basado en PBAT, almidón, ADR y glicerina, la cantidad total de suma de plastificante del 6% permanece sin cambios. Otros plastificantes auxiliares se mezclan con glicerol 1% y 5%. Después de que el almidón se agita y mezcla, una extrusora de doble tornillo se prepara en partículas PBAT llenas de almidón por una extrusora de bucas, y luego se vola en una película. El grosor promedio de la película PBAT llena de almidón preparada fue de 0.040 mm.

02 Efectos de los plastificantes en las propiedades mecánicas de las películas PBAT/SCARCH

Se puede ver en la Figura A que la adición de plastificante compuesto de sorbitol y glicerol (es decir, muestra de 2#) puede mejorar significativamente la resistencia a la tracción y el alargamiento al descanso de la película PBAT llena de almidón. Después de agregar sorbitol, la resistencia a la tracción aumentó de los 8.8 MPa originales a 12.8 MPa, el alargamiento al descanso aumentó del 532% al 710%, y las propiedades de la película mejoraron considerablemente; La resistencia a la tracción y el alargamiento al descanso de las películas hechas de polietilenglicol, dimetilformamida y glicerol son más bajos que el efecto plastificante de la glicerina única, y las resistencias a la tracción son 6.1 MPa y 6.0 MPa, respectivamente. La intensidad no aumenta pero cae.

Se puede ver en la Figura B que el plastificante compuesto de sorbitol y glicerol (muestra 2#) puede mejorar significativamente la resistencia al impacto de la película PBAT llena de almidón, y es mejor que el plastificante compuesto de PEG200, dimetilformamida y glicerina.

El análisis muestra que el sorbitol tiene una mayor probabilidad de interactuar con cadenas moleculares de almidón que el glicerol. Por lo tanto, las películas plastificadas de sorbitol muestran fuerzas intermoleculares más altas y aumentan la distancia entre las moléculas, lo que proporciona un mejor efecto de plastificación, y el almidón se plastica y se dispersa aún más, lo que resulta en una mayor resistencia a la tracción, alargamiento a la ruptura y la resistencia al impacto de la película.

03 Efecto del plastificante sobre la rugosidad de la superficie de la película PBAT/almidón

De los datos, 2#<1#<3#<4#. Cuanto mejor sea el efecto de plastificación del almidón, menor es la rugosidad de la superficie de la película, mayor es la fuerza de la película y mejor es la tenacidad. Este fenómeno respalda la influencia de varios plastificantes en las propiedades mecánicas de la película desde el lado.

Como se puede ver en la figura anterior, el efecto de plastificación y dispersión del plastificante en el almidón es 2#> 1#> 3#> 4#.

04 Efectos de los plastificantes sobre la absorción de agua y las tasas de disolución de las películas PBAT/almidón

Desde la perspectiva de la absorción de agua, la absorción de agua de la película PBAT llena de almidón no es muy diferente, básicamente 2.5% a 3.0%.

A partir de la velocidad de disolución, la película con 1# solo glicerol como plastificante tiene la mayor solubilidad de agua. Sorbitol y PEG200 como plastificantes auxiliares de glicerol (muestras 2# y 3#) tienen la misma solubilidad de agua, que es ligeramente menor que la del plastificante de glicerina único. La velocidad de disolución de la dimetilformamida (muestra 4#) y el plastificante compuesto de glicerol fue la más baja. En términos de la tasa de disolución, DMF puede reducir significativamente la tasa de disolución de la película, pero los efectos nocivos de DMF deben considerarse.

05 Conclusión

(1) El efecto del plastificante compuesto de sorbitol y glicerina en el plastificante de plastificación, dispersión y tamaño de partícula del almidón es mejor que el del plastificante de glicerina único, y también mejor que el plastificante compuesto de PEG200, dimetilformamida y glicerol.

(2) Cuanto mejor sea el efecto de plastificación del almidón, cuanto más uniforme sea la distribución del tamaño de partícula, más pequeña es la rugosidad de la superficie de la película y cuanto mayor sea la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto del péndulo y la alargamiento al descanso de la película.

(3) Desde la perspectiva de la absorción de agua, la humedad de la película proviene principalmente de la absorción de agua de almidón, y la absorción de agua de plastificante tiene poco efecto en toda la película.