座人魔芋全降解塑料薄膜的制备和性能研究

魔芋全降解塑料薄膜的制备和性能研究

由合成塑料带来的环境污染问题已日趋严重，2003年世界塑料产量已超过2亿t，中国超过1500万t，其中包装用塑料就已超过500万t，按其中30%为难以回收的一次性塑料包装材料和制品计算，则废弃物产生量达150万t，如此庞大难降解“白色污染”物严重污染环境。另一方面，由于制造传统塑料的石油资源日趋枯竭，因而寻找新的对环境友好塑料原料，发展非石油基聚合物迫在眉睫。其中淀粉塑料是降解塑料中发展较快、产量较大的一种，目前具有全降解概念的全淀粉塑料在应用方面还存在许多缺点。

魔芋是天南星科多年生草本植物，经加工可得到魔芋精粉(KF)，KF的主要成分是魔芋葡甘聚糖(KGM)，KGM是一种无色、无毒、无异味的高分子化合物，其分子式为(C6H10O5)n，其结构和性质与淀粉十分相似。魔芋具有独特的理化性质，已被广泛应用于医药、石油、化工、环保等众多领域，KF的水溶液具有良好的成膜性、可塑性等多种特性，而且KGM为天然高分子具有可降解性，因此是生产可降解塑料的良好原料。聚乙烯醇(PVA)是一种常见的水溶性高分子，PVA具有良好的成膜性，粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能，还具有生物降解性能，因此常被用于生产降解塑料薄膜等产品。本实验以KF、PVA为原料，通过加入交联剂、增塑剂，并优化共混条件等制备了力学性能、热学性能较好的魔芋全降解塑料薄膜，研究了薄膜的性能。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

电子天平：AL204，梅特勒-托利多仪器(上海有限公司；集热式恒温加热磁力搅拌器：DF-101S，巩义市英峪华仪器厂；增力电动搅拌器：JJ-1，江苏金坛新一佳仪器；电热鼓风干燥箱：101C-1B型，上海实验仪器总厂；傅立叶红外光谱仪：A-VATAR330，Thermo Nicolet公司；热重分析仪：TG209，德国耐驰仪器有限公司；差示扫描量热仪：DSC200PC，德国耐驰仪器有限公司；微机控制电子万能试验机：RGT-2，深圳市瑞格尔仪器有限公司；分光光度计：S22，上海棱光技术有限公司。

魔芋精粉(KF)：湖北清江魔芋精粉厂；聚乙烯醇(PVA)：中国医药集团上海化学试剂公司；甘油：AR，上海化学试剂有限公司；甲醛：AR，湖北大学化工厂。

1.2 共混物的制备及流延成膜

将装有电动搅拌器的三颈烧瓶置于90℃恒温水浴中，向三颈烧瓶中加入一定量的1：100的KF和纯水的混合物，在搅拌下糊化45m稳定单靠1家拉力实验机企业的气力很难研制出相应的配套装备性好等特点in，冷却至指定温度后，再依次向三颈烧瓶中加入一定量的已预先溶解的PVA、增塑剂甘油、交联剂甲醛及少量的润滑剂，在不断搅拌下让试样共混反应一定时间即得共混产物。将共混物倾倒在四周有凸起拦截挡板的水平光洁玻璃板上，让其流延成膜，并在自然条件下干燥待用。

1.3 性能测试

拉伸强度和断裂伸长率：按GB/T测试，薄膜样品在50℃下恒温干燥4h，拉伸的薄膜试样制成哑铃型，中部较窄的平行部分长33mm，宽6mm，拉伸速率为100mm/min。

薄膜透光率：按GB/T测试，薄膜样品在50℃下恒温干燥4h后，用分光光度计在400nm下测定。

红外光谱：薄膜试样直接透光检测，KF与溴化钾混合研磨压片后检测。

热失重和差示扫描量热分析：试样量mg，扫描温度范围均为℃，升温速率均为15K/min，氮气氛围。

2 结果与讨论

2.1 魔芋精粉与聚乙烯醇质量比对薄膜性能的影响

表1是魔芋精粉(KF)与聚乙烯醇(PVA)质量比对薄膜性能的影响。由表1可知，随着KF用量的降低，PVA用量的增大，薄膜的拉伸强度减小，这是因为随KF用量的减少，氢键总量减少而导致交联度减小；在m(KF)：m(PVA)=3：2时，薄膜的断裂伸长率和透光率最高，这是因为此时体系的相容性最好。透光率反映了共混体系的相容性。透光率越高，相容性越好；反之，相容性差。因此，m(KF)：m(PVA)=3：2时，薄膜的综合性能较好。

表1 魔芋精粉与聚乙烯醇质量比对薄膜性能的影响

Tab 1 Effect of mass ratio of KF/PVA on property of film

m(KF)：m(PVA)

拉伸强度/MPa

断裂伸长率/%

透光率/%

2：0

231

5酚油加工、洗油加工、煤沥青高端化利用业6.8