桉叶油改性淀粉塑料的研究开题报告

1. 研究目的与意义

21世纪以来，由于石油资源匮乏以及石油基塑料引发的环境污染问题，环境友好型生物降解塑料的研发成为人们关注的焦点，而源于天然可再生资源的淀粉塑料是其中的重要一类。

热塑性淀粉塑料是可生物降解的环保材料,原料廉价易得,性能优异,是未来石油基塑料的良好替代品。

2. 国内外研究现状分析

国外现状：目前，世界各国竞相开发和应用降解塑料，如美国，日本、德国等都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规，不少国家还制定了降解塑料的研究开发计划和措施，投入了大量的人力物力，研制各种真正能完全降解的塑料。因而使降解塑料在这些地区得到了迅速发展，在北美以每年17％的速度增长，在欧洲以每年59％的速度增长，这些降解塑料不仅用在医用行业，也用在农业和包装行业，如日本住友商事公司等宣称研究成功了古淀粉90％以上的全淀粉塑料，且其在较短时间内能完全生物降解而不留任何痕迹，无污染。全淀粉热塑性塑料几乎全部以淀粉为原料。对于美国这样的玉米生产大国。开辟玉米淀粉的应用途径，将会减轻联邦政府对稳定其价格的困扰，井可增加农民收入和促进农业的发展，所以，美国玉米种植侨会和国防部拨巨款资助淀粉塑料的推广计划．美国公司研究出一种能注塑、挤出加工的全淀粉热塑性塑料，全由土豆、玉米和其它农产品的淀粉组成，并已建成了两个中试装置，其1992年兴建生产45万吨的生产厂，产品有挤出成型片材，吹塑薄膜，流延薄膜，注塑制品，中空容器和玩具等，意火利画公司宣称研究成功了热塑性淀粉甥料，可用通用塑料设备加工，性能近似PE，其薄膜三周内即可降解，可用于生产农用薄膜饲料袋和肥料袋，使用后其袋子可以造粒，当作饲料。德国法兰克福公司，研究的热塑性塑料，其淀粉为豌豆中取得．这种薄膜是较为透明的且能溶于水，并能用常规设备加工，在使用后放入水中自行化掉的，无污染，对某些用途包装十分方便，热塑性淀粉塑料虽已问世，但并未得到大规模推广，一是由于其价格过高，为普通塑料的48倍，无法与现行塑料竞争；二是由于其耐水性、力学性能等还存在不足之处，聚合物的降解必然损害产品的耐久性，也在一定程度上降低了其力学性能．从而限定了生物降解聚合物作为农膜使用；三是降解速率不易控制，所以其在国外也只能用于特定领域，如英国用于高级化妆品包装容器，美国用于海军携带出海的食品容器等。国内现状：在国内，有关部门也正考虑政策上的支持，并在部分地区开始实行降解塑料替代普通塑料的试行政策。目前，我国还没有完全降解塑料的生产，只能生产淀粉填充型的生物降解塑料和添加型的光降解塑料．可完全降解的聚合型降解塑料，我国既无生产也无试验，聚合型生物降解塑料也仅进行了实验室研究．我国目前使用的降解塑料产品并没有解决环境污染问题，如铁路所使用的聚丙烯双降解快餐盒，使用后不会很快降解，使铁路两侧造成白色污染，而且其单位重量比聚苯乙烯泡沫快餐盒高1-2倍，就垃圾重量而言，PP快餐盒的废弃量也高l-2倍，使成本提高．因此，就完全降解而言，目前我国生产的淀粉降解塑料品种大多是无意义的。90年代以来，国内在生物降解塑料的研究和生产方面得到了较大的发展，但大部分局限于填充型淀粉塑料，我国全淀粉塑料首先由江西科学院应用化学研究所研制成功，现已有多家单位参与研究，如浙江大学、天津大学，江西科学院、华南理工大学等60多家。生产厂家已有80多家，生产能力估计达6万吨一8万吨，其中有10多家是从国外引进的．轻工部还将降解塑料研究列入八五重点科研攻关计划的子课题，成都市也组织了有关单位攻关，并列入八五国家星火计划，国家自然科学基金也资助江西科学院和天津大学等单位进行基础研究．武汉远东绿世界生产的以淀粉为原料的餐具产品。盛装100℃的热水及热油二小时以上完全不变形，保温性能优异，具有良好的生物降解性能，产品经国家环境测试中心测试表明，10天左右可降解90％以上，一个月内可完全降解．但与国外相比，仍存在很大差距，如研究开发工作少，开发产品少，研究工作不深，但由于淀粉价格低廉，良好的生物降解能力和原料的可再生性，所以人们一直致力于把淀粉转变成热塑性淀粉塑料，即先将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性的热塑性淀粉塑料，使其淀粉分子构型发生改变，但其化学结构并没有发生变化，使淀粉具有热塑性，可以向淀粉分子中加人一定量的增塑剂，如多元醇、水等，虽然传统塑料加工时应控制在无水程度，而全淀粉塑料加工时则需具有一定的水分，由于水可以渗人淀粉颗粒间，破坏晶体结构，结晶度降低，从而使其具有塑性．但其加工时温度不宜过高，否则会发生淀粉分子的降解，交联，甚至焦化。

3. 研究的基本内容与计划

桉叶油的基本概述1.来源桉叶油主要来自蓝桉，直杆蓝桉，窿缘桉，细叶桉等桉树的树叶经水蒸气蒸馏所得到的精油。2.性质桉叶油的主要化学成分为桉叶油素，占全油的50%以上，还有异戊醇丶松油烯丶莰烯丶蒎烯等。浅黄色或无色，不溶于水，溶于乙醇。相对密度（23℃）0.9146~0.9304，折射率（20℃）1.4592~1.4608,旋光度（24℃ 5.95~ 7.2。3.用途桉叶油主要用于日用化工，如调配香皂，化妆品，洗涤剂，香精等，也用于医药卫生，如口腔药剂，儿童药物以及选矿等。我国生产的桉叶油目前主要用于出口换汇，国际市场每年桉叶油的贸易量约为1500t,其中有1000t左右来自中国。桉叶油的国际贸易量和价格均比较稳定。实验设计（桉叶油对热塑性淀粉塑料的改性实验）方案一（乳化法）：实验材料：桉叶油，表面活性剂（如乙氧基化烷基硫酸钠、水杨酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、苯扎氯铵等），淀粉，甘油；实验仪器：双螺杆挤出机，注塑机；实验步骤：①由于油水不互溶，挑选几种水包油型表面活性剂，使桉叶油在水中均匀分散，然后与450g淀粉混合；②混合完毕后加入150g甘油进行再混合；③将上述物料放入双螺杆挤出机进行挤出造粒；④将造粒后的各组物料，在同一工艺条件下用注塑机注塑成哑铃状样条；⑤进行表征测试。方案二（溶解法）：实验材料：桉叶油，乙醇，淀粉，甘油；实验仪器：双螺杆挤出机，注塑机；实验步骤：①由于桉叶油不溶于水，溶于乙醇的性质，取少量乙醇（5g），按1:1的比例将桉叶油溶于乙醇；②然后将溶于乙醇的桉叶油混合液与150g甘油混合；③最后再与450g淀粉充分混合；④以下步骤同方案一步骤③往后。

4. 研究创新点

针对桉叶油改性热塑性淀粉塑料制定了乳化法和溶解法两种实验设计方案，将不同占量比例的桉叶油与淀粉和甘油进行混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，再用注塑机注塑样条，取桉叶油占淀粉总量的2%，4%，6%，8%四组数据，分别对其进行拉伸，弯曲，冲击，耐水，XRD，热重等表征测试，从而确定桉叶油对热塑性淀粉塑料改性的性能影响。