1. 研究目的与意义
塑料工业的迅猛发展和产品数量的大幅度增加已带来一些严重的问题：一是塑料在自然环境中很难自行降解，难以回收的塑料垃圾严重危害地球生态环境；二是现行塑料制品的原料是不可再生资源石油，其全世界储量大约在40年后将面临枯竭，以石油为原料的塑料工业也将面临原材料短缺的局面。因而，开发和应用生物降解塑料势在必行。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。
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。真正能完全降解的塑料,目前有3类:光降解塑料。光降解塑料是在塑料中引入光增敏基团或加入光敏性物质,使其在吸收太阳紫外光后引起的光化学反应从而使塑料大分子链断裂成为小分子最终导致性能变差的一类塑料。能完全降解的有聚合型光降解塑料,如美国DOW化学公司、杜邦公司和联合碳化物公司等生产的乙烯/)氧化碳共聚物、乙烯/乙烯基酮共聚物等。聚合型生物降解塑料。生物降解塑料是指在一定条件下,在能分泌酵素的微生物(如真菌、霉菌等)作用下可完全生物降解的高分子材料。利用发酵和合成方法制备,可分为生化合成和化学合成两种,如Ecochem、Cargill和Boeehringer等公司生产的聚乳酸(PLA)、联合碳化物公司生产的聚己内酯(PCL)、卜内门公司生产的聚羟基丁、戊酸酯(PHBV);日本昭和高分子公司生产的脂肪族聚酯(Bionol)等,已制成洗发精瓶子、薄片、渔网及海军专用易拉罐等。全淀粉塑料。全淀粉塑料是几乎全部以淀粉为原料制成的一种高分子材料。属于天然聚合物类,含淀粉在90%以上,添的其他组分也是能完全降解的,目前已有日本住友商事公司、美国Wamer-Lamber公司、意大利Ferrizz公司等宣称研究成功含淀粉量在90~100%的全淀粉塑料,在30 d~1 a内完全生物降解而不留任何痕迹,无污染,可用于制造各种容器、瓶罐、薄膜和垃圾袋等。全淀粉塑料的生产原理是使淀粉分子变构而无序化,成了具有热塑性能的淀粉树脂,因此又称为热塑性淀粉塑料。其成型加工可沿用传统的塑料加工设备。人们预计,今后发展的重点应是全淀粉热塑性塑料。
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:淀粉改性并与增塑剂电磁振荡共挤出;淀粉与聚酯复合共挤出或流延;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;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。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
本课题以小麦秸秆为增强组分，先对其进行氧化处理，再利用双螺杆挤出机制备氧化麦秸秆增强的热塑性淀粉塑料，主要研究不同氧化程度的麦秸秆对于所得热塑性淀粉塑料的力学性能，热性能、动态力学性能及流变加工性能的影响。获得最佳的工艺配方。
具体要求:
第一步：通过查阅相关文献资料，确定影响因素，设计实验步骤；
4. 研究创新点
目前的淀粉基降解塑料主要存在的也就是成本和性能的问题,其中性能又包括降解性能和使用性能。
国内外普遍承认,降解塑料比同类现行塑料产品的价格高15%以上,其中能完全降解的高4~8倍。故目前国内外,只是少批量生产,在医疗卫生和高档化妆品高附加值产品等行业试用。
目前尚未有一例报道填充型淀粉塑料能完全降解的。部分失重、裂成碎片、菌落生长和力学性能降低等均不能说明产品消失了,其中的pe、pvc等均不可能降解而一直残留于土壤中,日积月累当然会造成污染,因此国外将此类产品归属为淘汰型。现阶段大多数全淀粉塑料产品的降解速率太慢,降解速度低于堆积速度。同时由于产品配方及生产工艺等原因,产品降解速度的人为控制性不好。
