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可降解环保胶带开发研究及发展前景

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摘要:新型可降解环保胶带,旨在基于可降解环保塑料袋的先例,通过国内现有成熟的淀粉基塑料工艺,对淀粉进行有机合成改性,形成淀粉基塑料,确保其性能达到传统通塑料颗粒水平。本项目采用平行实验的方式进行研究。开展大量实验改进材料,确保其性能能达到普通胶带水平。通过对材料进行定性分析筛选出材料以符合本实验标准,从而制定可行性方案。将胶质涂层与基质进行融合得到产品初样,不断改良实验方案。

关键词:可降解;环保;粘合剂;胶带

在如今高速发展的快递行业中,快递包装是不可缺少的存在,不管是快递运单,或是编织袋塑料袋,还是包装箱,快递业的耗材量都是惊人的。包装业的发展虽为快递行业的兴盛发展做出了巨大贡献,但同时也给人类带来了严重的环境问题。因此这几年的绿色包装应运而生。绿色包装也可以称为无公害包装,指对生态环境和人类健康无害,能重复使用和再生,符合可持续发展的包装。针对目前快递行业及相应其他行业过度使用胶带所造成的环境污染和难以回收利用等问题,本文作了相应的研究开发工作,即研发及推广新型可降解环保胶带。目前国内可降解环保胶带行业还处于研发及推广阶段,生产公司较少且价格昂贵。由于其成本较高,所以都处于小范围发展阶段。所以,研制新型可降解环保胶带就变为重中之重。

1技术思路技术路线:

通过回收农作物废料如秸秆等进行再加工,初步制成淀粉基料,淀粉主要成分为葡萄糖的高聚体,无色无味,加热后为无色透明液体,并且易溶于水。所以我们通过有机物对其进行改性,从而使其具有与普通塑料颗粒相似的性质,可以通过对原料进行压缩热熔挤出吹膜的方式将淀粉基塑料颗粒制成塑料薄膜。我们将玉米淀粉和黄、白糊精进行氧化氧化疏水处理,并使用硼砂、AES、亚硫酸钠等材料通过现有技术进行合成从而制作成胶质,通过机器涂布的方式将液态胶涂布在基质上变成成品可降解胶带。

2实验仪器、材料与方法

2.1仪器

中空吹塑机、电子天平、磁力搅拌器、红外测温枪、电炉、烧杯、玻璃棒等。

2.2材料

2.2.1糊精(分黄、白两种):分别是淀粉经稀硝酸于473K处理、用盐酸在423K水解(糊化)得到,后者黏度较好,前者容易成型。

2.2.2膨化玉米淀粉:由玉米粒经过较高温度、压强或酸碱处理后部分糊化得到,溶解度稍微上升,这里是机械制造的工业品。

2.2.3钠基膨润土:吸水后可以膨胀数十倍,用于加速胶的干燥,用作增稠剂和填料。

2.2.4硼砂:即四硼酸钠,可以使胶料内部分子形成网状,增强抗水性,用作交联剂(效果极强,需注意)

2.2.5硫酸铝钾:也是交联剂,与硼砂搭配使用可以互相促进。

2.2.6氢氧化钠:为淀粉糊化提供碱性条件、调节ph值。

2.2.7聚乙烯醇:型号众多,但是由于采购时不熟悉导致购买了不能用于该领域的1750型(解释:型号中的17指聚合度,50指醇解度为50%,醇解度与溶解度成正比,通常制作胶黏剂选择1788-1799型)

2.2.8可直接用于熬制胶水,一般只使用少量膨润土和硼砂就有不错的效果,成品与淀粉胶混合或者作为助剂加入淀粉胶之中可以增强抗水性以及黏度。

2.2.9防腐剂:a.亚硫酸钠,同时还可以增强碱性、促进糊化。b.山梨酸钾、苯甲酸钠等,因为改性过程可能会用到氧化剂,同时此二者有食品级。

2.2.10氧化剂:同时加入氧化剂可以溶解淀粉团块。

2.2.11消泡剂:a.(工业上广泛应用)磷酸三丁酯b.(综合性能最好)有机硅c.高碳醇(C7-9)、聚醚类d.天然油脂(需注意防腐)e.(自创配方)乙醇/甘油(溶剂)+已有的硬脂酸钠+动植物

2.3实验部分

2.3.1玉米淀粉胶质的制备a.称取膨化玉米淀粉加入水中,搅拌至无颗粒物。b.称取聚乙烯醇,加入水中溶解,可适当加热,即得6%聚乙烯醇溶液。c.将6%聚乙烯醇溶液加入玉米淀粉溶液中,搅拌均匀,之后加入硼砂和膨润土(可先配成悬浊液)充分搅拌后即得成品。d.可在保持其他物质比例的情况下稍微改变硼砂或膨润土的加入量,二者都改变也行,注意记录。注:按以上比例大约用水160毫升。a.往容器1中加入约水,加热至60℃以上,边搅拌边缓慢加入淀粉,搅拌均匀。加入氢氧化钠溶解后倒入容器1。当浆液粘稠度先增后减,最后变成透明均匀溶液时即完成载体。b.往容器2中加入约水,加入硼砂至全溶,(可适当加热)再分批加入淀粉,搅拌均匀后即为主体。c.将载体在搅拌下以一定速度加入主体中,全部加完后搅拌即可。

2.3.2氧化疏水玉米淀粉的制备[1]称取一定量的普通玉米淀粉于三口瓶中,配置成30%的淀粉乳,将该乳液放置于35℃水浴锅中并进行搅拌,用NaOH溶液调节pH至7。反应开始后,在30min内逐滴加入占淀粉干基质量1%的氧化剂次氯酸钠,反应3h,并维持pH在8.5±0.2。反应结束后调节pH在6.8~7.0,水洗3~5次,在45℃鼓风干燥箱中干燥12h后粉碎过孔径150μm筛,得氧化淀粉样品。用制得的氧化淀粉样品配置成30%的淀粉乳,在35℃水浴锅中搅拌,并调节pH至8.5。在30min内逐滴加入3%的辛烯基琥珀酸酐(干基比)开始酯化反应,反应4h,反应中维持体系pH在8.5±0.2。酯化后,迅速加入占淀粉干基质量2%的硫酸铝,30min后调节体系pH在6.8~7.0用体积分数80%乙醇和蒸馏水交替洗涤5次,在45℃鼓风干燥箱中干燥12h后粉碎过孔径75μm筛,即得氧化疏水玉米淀粉样品。

3实验的可行性及测定

3.1胶质成分确定及改良

胶质为自主研发的可降解合成胶,对黄、白糊精、硼砂、玉米淀粉、AES、亚硫酸钠等材料通过现有技术进行合成从而制作成胶质。胶质为疏水性,由于淀粉的亲水性,造成胶质在水环境下易脱料降解,我们通过氧化和糊化等方法对其性质处理,从而达到疏水降解的性质,胶质无毒无味,微黄色,性质稳定。

3.2原材料可行性分析

我们通过大量的科学实验,对现有多种原材料进行可行性分析,包括自然降解,微生物降解,强、韧度测定,拉伸度测定等,通过与普通石油胶带基质进行比较,最终确定淀粉基树脂作为原材料。

3.3产品性能的测定

外观:目测;耐水性:参照JC/423-91测定方法测定;粘度:NDJ-5型涂-4杯粘度计;稳定性:0℃或室温时的贮存时间。

4结论

现在国内的环保意识在逐渐增强,随着人们环保意识的提高,对可降解无污染的产品需求越来越高,胶带行业已经被传统石油胶带占领了很长时间,但在当今社会,不可降解不可再生的性质已经跟不上国家环保事业的大趋势,同时,现有的环保胶带争产过程当中排放高,成本高,市场份额少,使得环保胶带在胶带行业市场中,举步维艰,我们的产品成本低,无需改良机器直接生产、原料来源丰富,可降解可再生的优势,可以完全以压倒性的优势压过现有环保胶带,性质与普通胶带相似,价格相仿,在环保的大环境下,我们的环保胶带占领一定市场还是可以的,随着民众的环保意识逐步提高,市场对我们的容纳性也会随之升高。

参考文献

[1]刘珂,张志衡,高群玉,吴磊氧化疏水淀粉在祛痱粉中的应用研究,2018,8.

[2]杨晓清,任龙梅淀粉粘合剂的研制及纸张复合性能的测定与分析,2008.

[3]冯书涛.玉米淀粉制备粘合剂的研究,2003,12.

作者:王静 宋一楠 黄弘 廖一彬 冯天珉 单位:吉林大学珠海学院

可降解环保胶带开发研究及发展前景责任编辑:张雨    阅读:人次