不同氧化程度纸纤维对淀粉塑料的增强研究开题报告

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1. 研究目的与意义

目的：本课题不是单纯的将纤维素与淀粉共混，而是通过控制水解条件，先将纤维素的水解成不同尺度的小段然后将其带有的羟基氧化成醛基，进一步利用双螺杆挤出机制备纤维素增强的热塑性淀粉，这样既有共混增强的效果，同时又有类似于乙二醛的交联作用，以此来研究不同尺度的木质纤维素对热塑性淀粉增强效果的影响。

意义：热塑性淀粉具有塑料树脂的性质，又能快速地在环境中降解，是真正意义上的完全生物降解材料,同原来的淀粉基塑料相比，其优势在于：在各种环境中都具备完全的生物降解能力，制品中的淀粉分子经降解或灰化后,形成了CO2气体，不对土壤或空气产生污染；采取适当的工艺，可使淀粉热塑化后达到与塑料材料相同的机械性能；由于全部采用淀粉作原料，来源广泛，成本低于淀粉基塑料和传统塑料；大量淀粉的工业化应用，有利于农村经济发展和产业结构的调整。

2. 国内外研究现状分析

国外研究概况：发达国家如美国等发展淀粉塑料不仅为解决白色污染,而且也希望减少对进口石油的依赖和节省石油,开辟玉米淀粉的应用途径。在美国每a玉米总产量高达数亿t,大大超过国内市场需求量,且玉米淀粉售价低,1996年只售22美分/kg。每年都有大量玉米积压,20世纪90年代初,全美玉米贮量就高达2260万t,因此开辟新型巨大的玉米淀粉应用市场,将会减轻联邦政府对稳定其价格的困扰并可增加农民收益和促进农业生产,所以美国全国玉米种植者协会和国防部拨巨款资助淀粉塑料的研究开发和应用计划。

真正能完全降解的塑料,目前有3类:

光降解塑料。光降解塑料是在塑料中引入光增敏基团或加入光敏性物质,使其在吸收太阳紫外光后引起的光化学反应从而使塑料大分子链断裂成为小分子最终导致性能变差的一类塑料。能完全降解的有聚合型光降解塑料,如美国dow化学公司、杜邦公司和联合碳化物公司等生产的乙烯/氧化碳共聚物、乙烯/乙烯基酮共聚物等。

3. 研究的基本内容与计划

1.软木纸浆板纤维素的制备

1.1纤维素纸板的除杂及活化

将软木纸浆纤维素纸板剪成小块，置于250ml烧杯中，滴入一定量15%（m/m）naoh，使纤维素纸板润湿0.5h，后快速加入略过量的hcl中和，用2号砂芯漏斗抽滤，再用蒸馏水洗至ph为中性，烘干。

1.2纤维素的水解

取100ml烧杯一个，加入60%（m/m）h2so4（161g98%h2so4加107.3g蒸馏水），升温45。c，加入10g上述除杂及活化后的纤维素样品，恒温搅拌，待反应0.5h后，离心，除去酸及其他小分子物质，烘干待用。

1.3纤维素的氧化

1.4醛基含量测定

2.淀粉塑料样条的制备

2.1挤出成型

2.2注塑成型

3.性能测试

3.1拉伸性能试验

分别从5组样品中选取5根较好的注塑样条，用游标卡尺准确测定其宽度、厚度，然后按gb103979标准进行拉伸性能的测定，每组样品测量至少5次，然后根据试验测定数值得到应力-应变图。试验设备为电子万能试验机，拉伸速率为50mm/min。

4. 研究创新点

本课题不是单纯的将木质纤维素与淀粉共混，而是以天然纤维素水解自制的不同长度木质纸浆纤维素为原料，经稀酸水解后，以高碘酸钠(NaIO4)作为氧化剂，将纤维素带有的羟基氧化成醛基，这样既有共混的增强效果，同时又有类似于乙二醛的交联作用，能更好的提高热塑性淀粉的性能。本文主要考察了高碘酸钠与木质纤维素不同投料比对醛基含量的影响，探究了自制纤维素长度与不同投料比下氧化后纤维素长度的关系。最后将经四种不同投料比氧化后的纤维素以6%比例同玉米淀粉及25%甘油混合后，经过挤出注塑成热塑性淀粉塑料。最后将制成的淀粉塑料通过一系列力学实验选出经不同投料比氧化后的纤维素对热塑性淀粉力学性能和耐水性改性最佳的一组。