摘 要

现今社会，泡沫塑料的性能非常优良，用途非常广泛，但目前大部分使用的泡沫塑料为石油基，它们对环境产生了很多负面的影响，引起了社会的广泛关注。传统的一些泡沫塑料，像聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等，虽然能够应用于生产、运输、建材等各个方面，但是它们难以进行降解，体积庞大，回收非常困难，在生产生活上的应用也被大大限制了。所以，选取一些体积小、生产运输方便，可以进行生物降解，绿色环保且性能优异的材料作为替代物，进行制备与研究已经成为当今社会材料类研究的一个新的潮流。淀粉是绿色植物光合作用的产物，它质量轻，性能优良，可以完全生物降解的性能使淀粉基泡沫塑料成为了石油基泡沫塑料的非常重要的替代物。

以淀粉为原料进行实验，加入适当增塑剂进行塑化改性，尝试选取合适的发泡剂，采用烘烤、模压、挤出等不同方法进行生产，通过控制温度、甘油含量等因素，改善淀粉基泡沫的泡孔形状及泡沫性能，测量其表观密度、拉伸强度、回弹率、甘油析出率、不同温度下膨胀比等，并使用显微镜观察不同温度下的泡孔结构并测量其泡孔直径。

关键词：淀粉基 发泡剂 发泡工艺 泡沫性能

Preparation and Study of Starch-based Microfoam Materials

Abstract

Nowadays, the properties of foam plastics are very good and their applications are very wide. But most of the foam plastics used by people are petroleum-based. Traditional foam plastics, such as polyurethane, polyethylene and polypropylene, can be used in production, transportation, building materials and other aspects, but they are difficult to degrade, huge volume, very difficult to recycle, and their application in production and life is also greatly limited. Therefore, it has become a new trend in material research to select some materials with small size, convenient production and transportation, biodegradable, green and excellent performance as substitutes. Starch is the product of photosynthesis of green plants. Its light weight, excellent performance and complete biodegradability make starch-based foams a very important substitute for petroleum-based foams.

Using starch as raw material and adding suitable plasticizer to plasticizing modification, we try to select suitable foaming agent and produce it by baking, molding, extrusion and so on. By controlling the temperature and glycerin content, we can improve the bubble shape and foam property of the starch based foam, and measure its apparent density, tensile strength, resilience, glycerol precipitation rate and different temperature. We observed foam structure at different temperatures under microscope and measured the diameter of foam material.

Key words:Starch based；foaming agent；foaming process；foam property

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 传统泡沫塑料 1

1.3 淀粉基微发泡材料 1

1.3.1 淀粉基微发泡材料发泡剂的选择 2

1.3.2 淀粉基微发泡材料增塑剂的选择 2

1.3.3 淀粉发泡的可行性 2

1.3.4 淀粉发泡工艺的研究 3

第二章 实验部分 4

2.1 实验原料和设备 4

2.1.1 实验原料和试剂 4

2.1.2 实验仪器和设备 5

2.2 实验生产工艺过程 5

2.2.1 烘培发泡 5

2.2.2 模压发泡 5

2.2.3 微球膨胀剂挤出 6

.2.2.4 改性无机发泡剂挤出 6

2.3 表征与测试 7

2.3.1 拉伸性能 7

2.3.2 表观密度 7

2.3.3 回弹率 8

2.3.4 膨胀比 8

2.3.5 甘油析出测试 8

2.3.6 泡孔结构表征 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 基体材料对淀粉发泡的影响 10

3.2 增塑剂对淀粉塑化改性的影响 11

3.3 发泡剂含量对淀粉发泡的影响 12

3.4 发泡工艺对淀粉发泡产品的影响 12

3.5 拉伸强度的影响因素 15

3.6 材料表观密度的影响因素 16

3.7 泡沫材料回弹率的影响因素 17

3.8 泡沫膨胀比的影响因素 17

3.8.1 温度对材料膨胀比的影响 17

3.8.2 不同发泡剂对材料膨胀比的影响 18

3.9 甘油析出的影响因素 20

3.10 淀粉基发泡材料泡沫孔径的影响因素 21

第四章 总结与展望 23

4.1 总结 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致谢 27

第一章 绪论

1.1 引言

在许多包装应用领域，聚合物合成的材料已经取代了金属、玻璃、木材和陶瓷等材料的应用。一些商品塑料正以不同的形式潜移默化地改变着包装行业，如泡沫、柔性袋子、薄膜和一些硬质容器等行业。这些是基于石油的聚合物产品，它们会产生一些环境污染。它们的不可降解性也已经引起了社会的广泛关注^[1]。目前，可生物降解的绿色环保的泡沫塑料的制备研究已经成为21世纪的必然趋势，用它们可以替代传统的商品塑料，广泛地应用于缓冲包装领域。淀粉是绿色植物光合作用的产物，随着经济发展、科学进步、很多人都以淀粉为基体材料，进行发泡，改性，使其达到我们所需要的性能。我也以此为课题，进行研究，希望能为缓冲包装材料的新领域，做出一份贡献。

1.2 传统泡沫塑料

传统的发泡材料，类似聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯等，它们虽然能够广泛地应用于建筑、包装、装饰等各个领域，但是这些发泡材料的体积过大、回收较困难、难以降解，它们在生产生活上的应用被大大限制了。本实验采用淀粉作为原料，通过一些适当发泡工艺来制备以淀粉为基体材料的发泡材料，可以获得一种性能优异，可以完全降解的，绿色环保的理想发泡材料。

1.3 淀粉基微发泡材料

目前，生物可降解的绿色泡沫塑料的领域正在不断发展，随着生物体的成长，许多生物降解聚合物正在被生产或合成出来^[2]。21世纪,具备良好的环境相容性和绿色环保的缓冲包装材料应用与研制已经成为必然趋势。

淀粉基发泡材料是绿色环保的缓冲包装材料的重要替代品，在自然界中丰富多产且能被降解、性能优良且价格便宜。淀粉基微发泡材料的制备能缓解一些危机，如：生化方面的能源紧缺，白色污染等，它能提供优良的“沃土”给现有的环境生活和可持续的未来，以及再生产。

1.3.1 淀粉基微发泡材料发泡剂的选择

发泡剂不仅仅对泡沫的成型有作用，还对发泡材料的性能改良也有一定的作用。发泡剂通过影响泡孔的微观结构以及形态、泡沫塑料的密度，来影响产品最终的使用性能^[4]。

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