理論與實(shí)驗(yàn)研究全淀粉塑料流變性能的研究陳金周，劉宏治，李新法，單愛(ài)國(guó)，牛明軍，李文江（鄭州大學(xué)材料工程學(xué)院，河南鄭州450052）I丨對(duì)研制的全淀粉塑料的流變性能進(jìn)行了研究，分析討論了淀粉種類。增塑劑、其它助劑及熔融溫度對(duì)全淀粉塑料流變行為的影響。

　　基金項(xiàng)目：河南省科技攻關(guān)資助項(xiàng)目篇，獲省科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)。

　　淀粉作為一種天然生物高分子材料，具有資源豐富、價(jià)廉和可再生的優(yōu)點(diǎn)。與PP、PE等傳統(tǒng)通用塑料相比，更符合現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)的要求。因此淀粉類降解塑料的研究受到了人們的廣泛關(guān)注。淀粉塑料品種很多，其中全淀粉塑料能夠完全生物降解解從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看它具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　全淀粉塑料是以淀粉為主要原料，添加少量助劑加工而成的。國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了許多相關(guān)研究，并有少量制品試用和分別為不同含水量的玉米淀粉塑料熔體的剪切應(yīng)力和表觀粘度隨剪切速率的變化曲線。從圖中可知，隨著剪切速率的增加，剪切應(yīng)力增加，表觀粘度降低；而且隨著水含量的增加，熔體表觀粘度和剪切應(yīng)力均下降。表明，水對(duì)淀粉塑料有明顯的增塑作用。必須指出，加工過(guò)程中水59.5：30：10：0.5；各曲線的溫度分別為：為不同潤(rùn)滑劑含量的玉米淀粉塑料的流變曲線。由可知，潤(rùn)滑劑的加入，降低了熔體的表觀粘度，流動(dòng)性提高。這可能是由于潤(rùn)滑劑中的長(zhǎng)鏈柔性亞甲基起到了增塑作用，從而降低了體系的粘流活化能。另外，加入潤(rùn)滑劑后，不僅降低了熔體流動(dòng)阻力，而且使得制品的色澤變淺和脫模性得到了改善。表明，在研究的體系中，所用的潤(rùn)滑劑還起到了熱穩(wěn)定劑和脫模劑的作用。

　　2.5溫度的影響從可以看出，熱塑性玉米淀粉的流變性能強(qiáng)烈依賴于溫度的變化。隨著溫度的增加，熔體表觀粘度降低，這符合聚合物熔體流動(dòng)的自由體積理相應(yīng)減小，熔體易于流動(dòng)。而且在較低的溫度時(shí)（如130C和140C）表觀粘度隨剪切速率的下降的幅（下轉(zhuǎn)第8頁(yè)）應(yīng)變e/% 2不同密度PS泡沫塑料應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升較快。

　　從A法緩沖材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線不難看出，不同密度厚度的各種緩沖材料在應(yīng)變?yōu)?0%~50%范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變基本上呈線性關(guān)系。

　　4.5國(guó)產(chǎn)緩沖材料與美國(guó)緩沖材料（MIL 304）靜態(tài)壓縮特性對(duì)比4.5.1PU泡沫塑料靜態(tài)壓縮特性對(duì)比縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)0，從圖中可以清楚的看出，美國(guó)產(chǎn)PU泡沫與國(guó)產(chǎn)PU泡沫（其密度為0.035g°cm3，應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)）相比較，它們的靜態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線十分相似，接近于重合，由此可以認(rèn)為國(guó)產(chǎn)PU泡沫的靜態(tài)壓縮特性與美國(guó)產(chǎn)PU泡沫塑料靜態(tài)壓縮特性基本上是相同的。

　　4.5.2PE泡沫塑料靜態(tài)壓縮特性對(duì)比縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)1，國(guó)產(chǎn)PE泡沫密度為0.028g°cm 3，靜態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)，從兩條曲線的對(duì)比情況來(lái)看，當(dāng)應(yīng)變小于35 %時(shí)，美國(guó)曲線約低于國(guó)產(chǎn)曲線，當(dāng)應(yīng)變?cè)?5%~55%時(shí)，兩條曲線是重合的，當(dāng)應(yīng)變大于55%時(shí)，美國(guó)曲線上升較國(guó)產(chǎn)曲線快，從兩條曲線的整個(gè)特征來(lái)看，仍然是很相似的，可以認(rèn)為國(guó)產(chǎn)PE泡沫與美國(guó)產(chǎn)PE泡沫的靜態(tài)壓縮特性很相似。

　　3PS泡沫塑料靜態(tài)壓縮特性對(duì)比美國(guó)產(chǎn)PS泡沫塑料密度為0.02480-3其靜態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)2國(guó)產(chǎn)PS泡沫應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)兩圖應(yīng)力-應(yīng)變曲線對(duì)比可以看出，當(dāng)應(yīng)變小于10%時(shí)，曲線特征基本相同，當(dāng)應(yīng)變?cè)?0% ~60%范圍時(shí)，美國(guó)曲線的應(yīng)力變化不大，曲線趨于平緩，國(guó)產(chǎn)曲線在這一應(yīng)變范圍內(nèi)，應(yīng)力變化較美國(guó)曲線應(yīng)力變化大，當(dāng)應(yīng)變大于60%，兩圖PS泡沫的曲線特征又接近相同，總的來(lái)看國(guó)產(chǎn)PS泡沫靜態(tài)壓縮特性與美國(guó)相比，有所區(qū)別，但仍較為相近。

　　4通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)緩沖材料與美國(guó)（MIL―HDBK― 304）緩沖材料靜態(tài)壓縮特性對(duì)比，可以看出，國(guó)產(chǎn)緩沖材料的靜態(tài)壓縮特性和美國(guó)緩沖材料靜態(tài)壓縮特性非常接近，但目前國(guó)產(chǎn)緩沖材料特性的穩(wěn)定性較（上接第3頁(yè)）度更大。這可能是因?yàn)榈蜏叵氯杂猩倭康矸哿Ｗ游赐耆廴谒?，但隨著溫度的進(jìn)一步增加，淀粉的結(jié)晶完全熔融后，再提高溫度對(duì)表觀粘度影響甚微。當(dāng)成型溫度在140 ~150°C之間，成型制品表面外觀及塑化效果zui好，也正好證明了這一點(diǎn)。

　　3結(jié)語(yǔ)淀粉增塑體系熔體的流變行為隨淀粉種類、增塑劑（水和甘油）、潤(rùn)滑劑含量和溫度等變化而變化。

　　剪切速率小于15（1時(shí)，表觀粘度隨剪切速率的增加而降低；剪切速率大于1500s時(shí)，表觀粘度受剪切速率的影響甚微。由于淀粉本身有大量親水性基團(tuán)（羥基）的存在，導(dǎo)致其zui后制品的耐水性差，尤其在潮濕的環(huán)境下，力學(xué)性能下降尤為明顯，因此需進(jìn)一步研究淀粉塑料的耐水性。