三氟乙酸酐改性小麦秸秆增强热塑性淀粉塑料的研究开题报告

1. 研究目的与意义

。塑料是应用最广泛的材料,1998年世界塑料产量约1.5亿吨,仅中国近年来包装用塑料就已超过400万吨。按其中30%为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算,则废弃物产生量达120万吨,如此庞大难降解白色污染物严重污染环境。现在,美国、日本、德国等国家正大力发展降解塑料这种新型环保材料。其中以淀粉为基础原料得到生物降解淀粉塑料因其可降解、原料来源广泛、价格低廉且可再生而得到迅速发展,目前其产量已占降解塑料产量70%以上,备受人们关注和欢迎。

2. 国内外研究现状分析

发达国家如美国等发展淀粉塑料不仅为解决白色污染,而且也希望减少对进口石油的依赖和节省石油,开辟玉米淀粉的应用途径。在美国每a玉米总产量高达数亿t,大大超过国内市场需求量,且玉米淀粉售价低,1996年只售22美分/kg。每年都有大量玉米积压,20世纪90年代初,全美玉米贮量就高达2 260万t,因此开辟新型巨大的玉米淀粉应用市场,将会减轻联邦政府对稳定其价格的困扰并可增加农民收益和促进农业生产,所以美国全国玉米种植者协会和国防部拨巨款资助淀粉塑料的研究开发和应用计划。

我国淀粉塑料首先由江西科学院应用化学研究所于20世纪80年代后期研制成功,现在参与研究的高等学校、科研院所及企业有60多家,建成生产线上百条,生产能力可达20万t其中有10多条是从国外引进的。20世纪90年代初开展全淀粉热塑性塑料研究,中科院长春应用化学研究所,浙江大学,天津大学,北京轻工学院和江西科学院等单位采用多种工艺进行淀粉无序研究,归结起来采用了4种不同的方法使淀粉分子结构产生无序化倾向,从而使复合或改性的淀粉本身具有热塑性:（1）淀粉改性并与增塑剂电磁振荡共挤出;（2）淀粉与聚酯复合共挤出或流延；（3）淀粉改性并与PVA复合,使之成为互穿网络结构的均质聚合物,并使其具有热塑性,能熔融成型和流延成型;（4）醚化改性淀粉并在骨架材料(如纤维素等)和增塑剂存在下,使形成热塑性淀粉材料。

在国家自然科学基金的支持下,江西科学院邱威扬等人报道研制成功全淀粉塑料,热塑性淀粉膜的淀粉质量分数为90%,其性能基本上达到同类应用的传统塑料的标准。通过控制配方,可以达到330 d、630 d及1230 d等不同降解速率,但如材料吸水则力学性能明显下降。目前我国还没有全淀粉塑料的生产。轻工部八五重点科技攻关计划、国家自然科学基金都将降解塑料研究列入资助计划。陕西旺大实业股份有限公司投资112亿元引进了杨凌沃林国际降解淀粉树脂发展有限公司开发含有少量树脂的生物降解淀粉树脂生产技术,可用于生产包装袋、卫生餐具、农用地膜等一次性品。武汉远东绿世界公司已生产出以淀粉为原料的餐具产品,该类产品通过加入天然纤维使餐具强度增加,利用膨化技术使餐具质量减轻,采用表面喷涂和整形处理使餐具具有防水、防油、耐热功能。由此可见,我国在淀粉降解塑料研发方面正在逐渐缩小与国外发达国家的差距。

3. 研究的基本内容与计划

自20世纪70年代起, 为解决塑料白色污染和缓解石油危机 等问题人们进行了淀粉塑料的研究开发和推广应用。天然淀粉具有良好的生物降解性能，且来源丰富，价格低廉，可用于制备生物降解塑料。

本课题主要选择三氟乙酸酐改性小麦秸秆，再与可降解的增塑剂结合，通过双螺杆挤出机的塑化过程，制备小麦秸秆增强的全降解淀粉塑料。主要研究改性后小麦秸秆增强对淀粉塑料的热性能、力学性能等的影响，以获得最佳的工艺配方。

具体要求:

4. 研究创新点

我国淀粉塑料首先由江西科学院应用化学研究所于20世纪80年代后期研制成功,现在参与研究的高等学校、科研院所及企业有60多家,建成生产线上百条,生产能力可达20万t其中有10多条是从国外引进的。20世纪90年代初开展全淀粉热塑性塑料研究,中科院长春应用化学研究所,浙江大学,天津大学,北京轻工学院和江西科学院等单位采用多种工艺进行淀粉无序研究,归结起来采用了4种不同的方法使淀粉分子结构产生无序化倾向,从而使复合或改性的淀粉本身具有热塑性:

（1）淀粉改性并与增塑剂电磁振荡共挤出;

（2）淀粉与聚酯复合共挤出或流延；