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全球玩具业新规则、新标准的制定,对我国塑料玩具的出口创汇造成了很大的麻烦。为此,研究“绿色环保型玩具”已引起广大科研工作者的普遍关注。淀粉是自然界丰富的可再生资源,它无毒无害,可完全生物降解,因此其开发应用是全生物降解材料领域研究的热点之一。然而,较差的加工性能、力学性能以及耐水性能却限制了其广泛应用。本实验研究证明:将玉米淀粉通过乙酰化、磷酰化复合酯化处理,可以明显改善淀粉的冻融稳定性、抗剪切性、热稳定性以及与PVA的相容性。同时,对改性淀粉进行交联、增塑、增强处理,可以显著提高淀粉玩具的强度、韧性以及环境适应性能。因而,为解决我国塑料玩具出口的“绿色壁垒”问题以及塑料废弃物造成的“白色污染”问题提供了一条可靠的途径。 本课题综述了塑料玩具、降解塑料、酯化改性淀粉的国内外研究现状和发展趋势,针对目前我国塑料玩具行业发展中存在的问题,提出了研究开发绿色环保型淀粉玩具。并针对淀粉基完全生物降解塑料中存在的问题,提出了淀粉的复合酯化改性来改善淀粉的加工性能以及与PVA相容性的新思路:以玉米淀粉为主要原料,采用先湿法后干法的工艺制备磷酸化醋酸酯淀粉,然后将改性淀粉与天然高分子油菜秸秆纤维、可降解高聚物PVA等共混,辅以增塑、交联、增强反应,通过模压成型工艺制备完全生物降解淀粉玩具。 本研究的主要内容及结论如下: 1.确定低取代度醋酸酯淀粉最佳制备条件为:反应时间1.5h,反应温度28℃,pH值8.4,醋酸酐用量为15%(占原淀粉质量百分比)。 2.采用五因素二次正交旋转组合试验得出反应时间、尿素用量、pH值、三聚磷酸钠用量、酯化反应温度对DS2影响关系的五元二次回归方程为:Y=-0.8759+0.262Z1-0.0497Z2+0.1643Z3-0.0091Z4+0.00521Z5-0.01248Z1Z4-0.00134Z1Z5+0.00237Z2Z4+0.000248Z2Z5-0.00167Z3Z4-0.00067Z3Z5-0.0052Z32+0.002578Z42。 3.将醋酸酯淀粉进一步磷酸化处理,可以起到协同增效的作用,产品糊属于非牛顿假塑性流体。 4.确定PBST3(DS2=0.0617)为最佳改性淀粉,室温条件下淀粉糊的流变学模型为τ=1.0315γ0.498(γ为剪切速率,τ为切应力),相关系数R2>0.99,方程极显著。