Вплив вибору пластифікатора на властивості полімерів на основі крохмалю

Анотація

Синтетичні пластики набули широкого вжитку в побуті та промисловості але стали одним із найбільших факторів забруднення довкілля. Один із шляхів зменшення забруднення полягає у заміні синтетичних пластиків їх природними аналогами. Найпоширенішою сировиною для виготовлення природних пластиків є крохмаль та целлюлоза. Біопластики з крохмалю цікаві тим, що вони легко модифікуються та можуть оброблятися за технологіями та з використанням такого ж обладнання, яке використовується і для синтетичних пластиків.

Властивості крохмального біополімеру прямо залежать від структури крохмалю, параметрами виготовлення і складу кінцевих добавок що використовуються. Крохмалі різних ботанічних похождень мають різне співвідношення «амілоза-амілопектин», що впливає на кінцеві характеристики продукту. Гарна плівкоутворювальна здатність притаманна крохмалям з ахіпи, маніоки та кукурудзи. Плівки з кукурудзяного крохмалю містять більше амілози і через це мають більшу вологостійкість але меньшу еластичність. Крохмаль з більшим вмістом амілози має вищі значення міцності на видовження і на розрив, але нижчі значення модуля пружності. Це виникає через різну чутливість амілози та амілопектину до пластифікаторів. Амілоза менш сприйнятлива до пластифікуючого ефекту, ніж амілопектин, тож молекули пластифіктора ефективніше взаємодіють з крохмалем, що містить більше амілопектину. Тому плівка з крахмалу з більшим вмістом амілопентину має кращу гнучкість та розширюваність. Амілоза впливає на газозахисні властивості плівок. Ми порівняли значення паропроникності плівок в залежності від різного ботанічного похождення та зробили висновок, що паропроникність вища для плівок з більшим вмістом амілопектину.

Тип та кількість пластифіктора важливі при одержанні термопластичного крохмалю (ТПК). Механічні параметри ТПК однаково сильно залежать від ботанічного походження крохмалю та пластифікатора, що використовується. Встановлено, що ці значення можуть відрізнятися до 88 разів для міцності на розрив, до 25 разів для деформації при розриві і до 83,2 для модуля пружності. Найвища межа міцності на розрив і модуль пружності серед розглянутих матеріалів досягнуті у рисовому крохмалі, що пластифікований сорбітом. Найнижчі значення має кукурудзяний крохмаль у композиції із гліцерином та стеариновою кислотою. Крохмальні плівки, що пластифіковані сорбітом мають більшу герметичність, ніж плівки, пластифіковані гліцерином. Сечовина, формамід та етаноламін краще працюють як пластифікатори, ніж гліцерин, даючи міцніші та однорідніші плівки. Міцність водневих зв'язків співвідноситься у такому порядку: сечовина > формамід > ацетамід > поліоли.