食品塑料托盤流變性能的理論和實驗研究陳金洲、李新發(fā)、艾國山、牛明軍、李文江(鄭州大學材料工程學院，鄭州45052，河南)我研究了研制的食品塑料托盤的流變性能，分析和討論了淀粉的種類  增塑劑、其他添加劑和熔化溫度對食品塑料托盤流變性能的影響

基金項目:河南省科技研究項目，獲3項省級科技進步獎

淀粉作為一種生物高分子材料，具有資源豐富、物價低廉和可在生的優(yōu)點。  與聚丙烯、聚乙烯等傳統(tǒng)普通塑料相比，更符合現(xiàn)代環(huán)保的要求。  因此，淀粉降解塑料的研究受到了廣泛關注  淀粉塑料種類繁多，其中食品塑料托盤可以完全生物降解，從長遠來看具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?

食品塑料托盤以淀粉為主要原料，添加少量添加劑制成  國內(nèi)外進行了大量相關研究，并試用了幾種產(chǎn)品，分別是不同含水量玉米淀粉塑料熔體的剪切應力和表觀粘度隨剪切速率的變化曲線。  從圖中可以看出，隨著剪切速率的增加，剪切應力增加，表觀粘度降低。此外，隨著含水量的增加，熔體的表觀粘度和剪切應力降低。  結(jié)果表明，水對淀粉塑料有明顯的塑化效果。  指出在加工過程中，水是59.5: 30: 10: 0.5。每條曲線的溫度為:不同潤滑劑含量的玉米淀粉塑料的流變曲線  可以看出，潤滑劑的加入降低了熔體的表觀粘度其流動性。  這可能是由于潤滑劑中長鏈柔性亞甲基的增塑作用，從而降低了系統(tǒng)的粘性。  另外，添加潤滑劑后，不僅降低了熔體流動阻力，而且減輕了產(chǎn)品的顏色，脫模性能。  結(jié)果表明，所研究系統(tǒng)中使用的潤滑劑還起到熱穩(wěn)定劑和脫模劑的作用。

2.5溫度影響可以看出，熱塑性玉米淀粉的流變性質(zhì)強烈依賴于溫度變化  隨著溫度的升高，熔體的表觀粘度降低，這符合聚合物熔體流動的體積原理，熔體易于流動。  此外，在較低的溫度下(例如130℃和140℃)，表觀粘度的幅度隨著剪切速率(下一頁8)而減小，具有不同密度應力-應變曲線的應變e/2 PS泡沫上升得更快。

用一種方法從緩沖材料的應力-應變曲線不難看出，不同密度和厚度的緩沖材料的應力和應變在10~50的應變范圍內(nèi)基本呈線性

4.5中美緩沖材料靜態(tài)壓縮特性對比(MIL 304)4 . 5 . 1聚氨酯泡沫與收縮應力應變曲線靜態(tài)壓縮特性對比見0。從圖中可以清楚地看出，美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫靜態(tài)壓縮應力應變曲線與美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫非常相似(密度為0.035克cm3，應力應變曲線見)。因此，美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫的靜態(tài)壓縮特性與美國生產(chǎn)的聚氨酯泡沫基本相同。

4.5.2將聚乙烯泡沫的靜態(tài)壓縮特性與圖1所示的收縮應力-應變曲線進行比較，國產(chǎn)聚乙烯泡沫的密度為0.028克cm3，靜態(tài)壓縮應力-應變曲線如圖2所示。從兩條曲線的比較來看，當應變小于35時，美國曲線低于國內(nèi)曲線，當應變在35和55之間時，兩條曲線重合。當應變大于55時

與美國生產(chǎn)的聚苯乙烯泡沫的密度相比，泡沫的靜態(tài)壓縮特性為0.02480-3。兩種國產(chǎn)聚苯乙烯泡沫的應力應變曲線顯示了靜態(tài)壓縮應力應變曲線。兩圖應力應變曲線的比較表明，當應變小于10時，曲線特征基本相同，當應變在10~60范圍內(nèi)時，應力變化不大，曲線趨于平緩。在此應變范圍內(nèi)，國產(chǎn)聚苯乙烯泡沫的應力變化大于美國曲線。當應變大于60時，兩種聚苯乙烯泡沫的曲線特征接近相同。一般來說，國產(chǎn)聚苯乙烯泡沫的靜態(tài)壓縮特性與美國不同，但仍相對相似。

4通過比較國產(chǎn)緩沖材料與美國(MIL-HDBK-304)的靜態(tài)壓縮特性，可以看出國產(chǎn)緩沖材料的靜態(tài)壓縮特性與美國緩沖材料非常接近，但目前國產(chǎn)緩沖材料的穩(wěn)定性大于(以上第3頁)  這可能是由于少量淀粉顆粒在低溫下仍未完全熔化，但隨著溫度的進一步升高，在淀粉結(jié)晶完全熔化后，溫度的升高對表觀粘度幾乎沒有影響。  當成型溫度在140 ~ 150℃之間時，成型產(chǎn)品的表面外觀和塑化效果好，這也剛剛證明。

3結(jié)論淀粉塑化體系熔體的流變行為隨淀粉類型、增塑劑(水）、潤滑劑含量和溫度等因素而變化。

當剪切速率小于15(1)時，表觀粘度隨剪切速率的增加而降低；當剪切速率大于1500秒時，表觀粘度幾乎不受剪切速率的影響。  由于淀粉本身存在大量親水基團(羥基)，其產(chǎn)品的耐水性較差，尤其是在潮濕環(huán)境中，力學性能尤其下降，因此需要進一步研究淀粉塑料的耐水性。