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    【降解塑料】可解化豆料解离构体塑料压模技艺探讨

      来源:互联网  发布时间:02-18

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    核心提示:  性能测试(1)吸水率的测定按GB1034-1986中的方法1、3测定,计算式如下:W=(m2-m1)/m1×100%式中W―试样的吸水百分率,%;

      性能测试(1)吸水率的测定按GB1034-1986中的方法1、3测定,计算式如下:W=(m2-m1)/m1×100%式中W―试样的吸水百分率,%;m1―浸水前试样的质量,mg;m2―浸水后试样的质量,mg.

      (2)力学性能测定将大豆分离蛋白可生物降解材料样品在冲片机上制成哑铃型,具体参数及尺寸见国标GB/T1040-1992把制好的样条放在电子拉力机上,测其拉伸强度和拉断伸长率。拉伸速度为50mm/min,压出的每个片裁6个样。分别按国标GB/T1040-1992计算拉伸强度和拉断伸长率,求其平均值。

      结果与讨论大豆分离蛋白的模压成型工艺的研究将SPI/甘油按比例混合,按照模压工艺流程,在模压工艺范围为成型压力10~20MPa,成型温度80~160℃,成型时间7~22min内进行研究,了解各因素对拉伸强度的影响。然后缩小工艺范围,设计正交试验科学判断各因素对模压成型的试样力学性能的影响,找出最优的工艺条件。

      成型温度对拉伸强度的影响采用配方SPI∶甘油=100∶40,预压2MPa下3min,模压15MPa下10min,温度变化范围80~160℃,所得模压片材均匀透明,随温度的升高,片材的颜色越来越深,160℃时为深褐色。

      由曲线可以看出片材拉伸强度随模压温度的增加,从6MPa开始先增大后减小,在温度为120℃附近强度达到最好为8.9MPa,而拉断伸长率则在130℃以前保持稳定,稍有上升,然后受温度影响下降。结合表观现象,可以得出模压温度过高使蛋白质受热黄变甚至部分分解,破坏了蛋白质材料的结构,致使其力学性能下降。

      成型压力对拉伸强度的影响采用配方SPI∶甘油=100∶40,工艺条件为预压压强2MPa下3min,成型温度125℃下10min,压强变化10~20MPa.得到模压片材均为淡黄色透明状,无显著差别。从成型压力对片材的影响的曲线可以看到,在压强为16MPa以前,片材的拉伸强度和拉断伸长率都呈缓慢提高,说明合适的压强下,能使材料结合得更加紧密从而提高力学性能。而继续增大压强,在更大的压力的作用下,对材料结构反而起到了破坏的作用,使得蛋白质已经形成的部分凝胶结构受到破坏,从而力学性能下降。

      成型时间对拉伸强度的影响采用配方SPI∶甘油=100∶40,预压2MPa下2min,在模压压强15MPa、温度120℃下,变动成型时间7~22min.模压后片材均为透明、淡黄色,材质均匀。由中可以看出成型时间对蛋白质片材拉伸性能的影响。随成型时间的延长,片材的拉伸强度始终维持在8.5MPa左右,上下稍微浮动,而拉断伸长率随时间增加而有一定的降低后维持一定的水平,这可能和随模压时间的延长,体系中丙三醇在热的作用下有少量挥发,一定程度后又稳定下来有关。

      模压正交试验上述成型压力、温度、时间对片材力学性能的影响可以得出一定的结论,但是毕竟是针对同一个配方得出的结果,考虑到含有不同量增塑剂的配方有可能在不同的工艺条件在受到不同的影响,所以,采用模压工艺流程,在压强为13~17MPa,温度110~130℃,成型时间6~10min的小范围内,同时考虑甘油含量为30~50份之间作正交设计。通过设计一个4因素,3水平的正交试验以寻找一个最佳力学性能的工艺配方。

      (1)试验方案正交试验选择确定四个因子:温度、压强、时间、甘油(含量),依据前面的经验,确定选择变化范围和试验水平。

      (2)指标和表头设计。以不同工艺下的模压片材的力学性能拉伸强度为指标进行设计。同时考虑到拉断伸长率也是一个不可忽视的性能指标,实际的需要并不是单纯的看材料强度的大小要求最佳工艺,还要考虑材料不能太脆,需要一定拉断伸长率,所以,人为的规定,拉伸强度如果大于8MPa的试样如果拉断伸长率小于100%,则修正其拉伸强度值=<8-(原来拉伸强度值-8)>,并在数据处理中也作为一个指标衡量(个人经验拉断伸长率小于100%时太脆不便应用)。按照4因子3水平正交表,表头设计如。

      (3)以拉伸强度为指标进行数据处理依据某种工艺条件下的模压片材所测得实际拉伸强度的大小为优劣的指标,处理分析数据,其中M1=Y1+Y2+Y3=6.2+9.1+8.23=23.53,同理求M2、M3。

      可以定量地看出配方中甘油的含量(D项)对拉伸强度影响最大,其次的顺序是成型压力、时间、温度。并且可以得到强度最大的最佳配方工艺是:A2B1C3D2,也就是120℃、13MPa、10min、30份的甘油。通过测试此工艺配方下片材的拉伸强度和拉断伸长率分别为11.27MPa和58.41%,实际与分析的相一致。

      继续对以实际拉伸强度指标的结果进行方差处理,见。并由各项F值对照查F分布分位数表,可定量知道,各工艺条件在所试验的范围内,甘油含量(D项)对实际拉伸强度有显著影响,其他因子对相应工艺下模压片材的拉伸强度的影响不显著,即其他三种工艺条件的影响相对于甘油的影响程度可以不考虑。这和试验中的数据结论一致。

      结论模压工艺中,不含水的蛋白质体系的模压材料力学性能比较好,模压的温度、压强、成型时间均对材料拉伸性能有不同程度的影响;通过正交试验,在30~50份丙三醇的体系中,丙三醇含量对材料拉伸性能有显著影响,其他影响相对较弱,当模压工艺为120℃、13MPa、10min、30份的丙三醇的片材拉伸强度最大为11.27MPa,拉断伸长率为58.41%,乙二醇比丙三醇的增塑效率高。

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