全澱粉プラスチック
全澱粉プラスチックは主に熱可塑性澱粉を指します。 熱可塑性澱粉は、国際的な分解性材料の分野で提案された全澱粉の概念に基づいて、20世紀の終わりに開発されました。 でんぷんプラスチック全体では、従来の石油ベースのプラスチックは追加されません。でんぷんが主な材料であり、でんぷん含有量が高く、他の追加されたコンポーネントが劣化する可能性があります。
中国の名前完全澱粉プラスチックは主に熱可塑性澱粉を指します
目次
1はじめに
2クラフト
前書き
熱可塑性デンプンは「非構造化デンプン」とも呼ばれます。 デンプン構造は、それを熱可塑性にするための特定の方法によって無秩序化されています。 デンプン分子は多糖類の分子構造を持ち、多数のヒドロキシル基を含んでいます。 分子間および分子内水素結合により、融解温度は高くなり、分解温度は融解温度よりも低くなります。 したがって、熱処理中にデンプン分子は溶融せずに分解します。 従来のプラスチック機械加工方法では、ほとんどが熱成形を使用しているため、澱粉ベースの全澱粉プラスチックを製造するには、天然澱粉を熱可塑性にする必要があります。 この熱可塑性は、デンプン分子の内部結晶構造を変化させることによって達成できます。 それは分子内および分子間水素結合を破壊し、デンプン分子の二重らせん結晶構造を破壊し、それによりデンプンの融解温度を低下させ、熱可塑性にします。
クラフト
熱可塑性デンプンの調製には、主に押出、射出、成形などが使用されます。使用される可塑剤は、一般に水、グリセリンなどです。 オランダのユトレヒト大学のヴァンゾーストは、可塑剤として水を使用した熱可塑性デンプンの機械的特性を研究しました。 加える水の量は5％から15％の間でなければなりません。 5％未満では、材料は非常に脆く、実行できません。 １５％程度になると柔らかくなり、成形が困難になるとされている。 含水率が5％から7％の間の場合、材料特性は脆性材料と同様であり、降伏点は観察されません。 英国マンチェスター大学のSteptoらは、ジャガイモデンプンを加工するために可塑剤として水を使用し、その機械的特性を分析しました。 それらの可塑剤は、9.5％、10.8％、および13.5％の3つのレベルで追加されました。 応力-ひずみ曲線を分析することにより、サンプルの初期弾性率がHDPEとPP、つまり1.5 MPaに近いことがわかります。 サンプルの降伏強度は可塑剤含有量に反比例し、68％の水でのサンプルの降伏強度は68 N / mm2です。含水量が13.5％に増加すると、その降伏強度は42 N / mm2に低下します。 ロバートら オランダのグローニンゲン大学では、グリセリンを可塑剤として使用して、さまざまなデンプンを分析しました。 デンプンのガラス転移温度（Tg）もサンプルの機械的特性に影響を与えます。 Tgは低く、アミロース含有量の高いデンプンのTgは比較的低い一方で、実験の引張強度、弾性率、破断点伸び、および衝撃強度は増加します。 でんぷんのアミロース含有量が高いほど、でんぷん製品は柔らかくなります。 ロバートの実験によると、可塑剤を25％含むワキシーコーンの引張強度は10 MPaに近く、破断時の伸びは110％です。 北京大学と日本原子力研究所のYosbiiは、電子ビーム照射用の可塑剤としてグリセリンとポリエチレングリコールを使用したデンプンベースのプラスチックを研究しました。 デンプンベースのフィルムは首尾よく準備され、照射は各成分分子の化学反応を引き起こして完全なネットワーク構造を形成し、フィルムの引張特性を高めることができることがわかった。
上記の研究から、デンプンを改変して熱可塑性デンプンを得ることができ、熱可塑性デンプンの性能は、処理方法、可塑剤の種類などを変更することによって改善できることが分かる。
熱可塑性デンプンには機械的特性が低く、吸水率が高いという欠点があるため、研究者は繊維を強化剤として使用し、熱可塑性デンプンマトリックスに添加して材料の性能を向上させることを検討し始めました。 天然繊維とデンプンはどちらも多糖類の分子構造です。 繊維と熱可塑性デンプンをブレンドすると、強化効果が向上します。
ブラジルのサンカルロス化学研究所のCurveloなどは、熱可塑性デンプンの機械的特性を改善するための補強剤として巨大な尾部繊維を使用しました。 非強化熱可塑性デンプンと比較して、強化熱可塑性デンプンは引張強度が100％増加し、弾性率が50％増加します。 そして、材料の吸水率は繊維含有量の増加とともに減少するという結論。
ガスパーら ハンガリーのブダペスト大学では、可塑剤としてグリセリンを使用して、セルロース、ヘミセルロース、およびゼインを熱可塑性コーンスターチに添加しました。 研究により、ヘミセルロースとゼイン強化熱可塑性デンプンの機械的強度が優れていることがわかっています（10.4 MPaと11.5 MPa）。 ブラジルの研究者ギマランイスと他の人々は、熱可塑性デンプンに対するサトウキビ繊維とバナナ繊維の強化効果を比較しました。 強化サンプルの引張特性が大幅に向上し、サトウキビ繊維と熱可塑性デンプンの間の表面結合がバナナ繊維よりも優れていることがわかりました。
タイのラカバンにあるプラチャヤワラコーンおよび他の皇帝専門学校は、綿繊維強化熱可塑性米デンプンを研究し、綿繊維を追加した後、材料の引張特性と吸水率が低下することを発見しました。 比較により、同じ含有率（10％）の綿繊維または低密度ポリエチレンを追加すると、綿繊維を添加したサンプルの機械的特性、熱安定性、吸水率、および生分解性が向上することがわかりました。
フランスのルーアン大学のSreekumarらは熱可塑性小麦粉に対するサイザル繊維の影響を研究し、サイザル繊維が熱可塑性小麦粉の引張特性を向上させることができるが、その流動性は低下することを発見しました。
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