可降解環(huán)保膠帶開(kāi)發(fā)研究及發(fā)展前景范文

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摘要：新型可降解環(huán)保膠帶，旨在基于可降解環(huán)保塑料袋的先例，通過(guò)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有成熟的淀粉基塑料工藝，對(duì)淀粉進(jìn)行有機(jī)合成改性，形成淀粉基塑料，確保其性能達(dá)到傳統(tǒng)通塑料顆粒水平。本項(xiàng)目采用平行實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行研究。開(kāi)展大量實(shí)驗(yàn)改進(jìn)材料，確保其性能能達(dá)到普通膠帶水平。通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行定性分析篩選出材料以符合本實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，從而制定可行性方案。將膠質(zhì)涂層與基質(zhì)進(jìn)行融合得到產(chǎn)品初樣，不斷改良實(shí)驗(yàn)方案。

關(guān)鍵詞：可降解；環(huán)保；粘合劑；膠帶

在如今高速發(fā)展的快遞行業(yè)中，快遞包裝是不可缺少的存在，不管是快遞運(yùn)單，或是編織袋塑料袋，還是包裝箱，快遞業(yè)的耗材量都是驚人的。包裝業(yè)的發(fā)展雖為快遞行業(yè)的興盛發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但同時(shí)也給人類帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此這幾年的綠色包裝應(yīng)運(yùn)而生。綠色包裝也可以稱為無(wú)公害包裝，指對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康無(wú)害，能重復(fù)使用和再生，符合可持續(xù)發(fā)展的包裝。針對(duì)目前快遞行業(yè)及相應(yīng)其他行業(yè)過(guò)度使用膠帶所造成的環(huán)境污染和難以回收利用等問(wèn)題，本文作了相應(yīng)的研究開(kāi)發(fā)工作，即研發(fā)及推廣新型可降解環(huán)保膠帶。目前國(guó)內(nèi)可降解環(huán)保膠帶行業(yè)還處于研發(fā)及推廣階段，生產(chǎn)公司較少且價(jià)格昂貴。由于其成本較高，所以都處于小范圍發(fā)展階段。所以，研制新型可降解環(huán)保膠帶就變?yōu)橹刂兄亍?/p>

1技術(shù)思路技術(shù)路線：

通過(guò)回收農(nóng)作物廢料如秸稈等進(jìn)行再加工，初步制成淀粉基料，淀粉主要成分為葡萄糖的高聚體,無(wú)色無(wú)味，加熱后為無(wú)色透明液體，并且易溶于水。所以我們通過(guò)有機(jī)物對(duì)其進(jìn)行改性，從而使其具有與普通塑料顆粒相似的性質(zhì)，可以通過(guò)對(duì)原料進(jìn)行壓縮熱熔擠出吹膜的方式將淀粉基塑料顆粒制成塑料薄膜。我們將玉米淀粉和黃、白糊精進(jìn)行氧化氧化疏水處理，并使用硼砂、AES、亞硫酸鈉等材料通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行合成從而制作成膠質(zhì)，通過(guò)機(jī)器涂布的方式將液態(tài)膠涂布在基質(zhì)上變成成品可降解膠帶。

2實(shí)驗(yàn)儀器、材料與方法

2.1儀器

中空吹塑機(jī)、電子天平、磁力攪拌器、紅外測(cè)溫槍、電爐、燒杯、玻璃棒等。

2.2材料

2.2.1糊精（分黃、白兩種）：分別是淀粉經(jīng)稀硝酸于473K處理、用鹽酸在423K水解（糊化）得到，后者黏度較好，前者容易成型。

2.2.2膨化玉米淀粉：由玉米粒經(jīng)過(guò)較高溫度、壓強(qiáng)或酸堿處理后部分糊化得到，溶解度稍微上升，這里是機(jī)械制造的工業(yè)品。

2.2.3鈉基膨潤(rùn)土：吸水后可以膨脹數(shù)十倍，用于加速膠的干燥，用作增稠劑和填料。

2.2.4硼砂：即四硼酸鈉，可以使膠料內(nèi)部分子形成網(wǎng)狀，增強(qiáng)抗水性，用作交聯(lián)劑（效果極強(qiáng)，需注意）

2.2.5硫酸鋁鉀：也是交聯(lián)劑，與硼砂搭配使用可以互相促進(jìn)。

2.2.6氫氧化鈉：為淀粉糊化提供堿性條件、調(diào)節(jié)ph值。

2.2.7聚乙烯醇：型號(hào)眾多，但是由于采購(gòu)時(shí)不熟悉導(dǎo)致購(gòu)買了不能用于該領(lǐng)域的1750型（解釋：型號(hào)中的17指聚合度，50指醇解度為50%，醇解度與溶解度成正比，通常制作膠黏劑選擇1788-1799型）

2.2.8可直接用于熬制膠水，一般只使用少量膨潤(rùn)土和硼砂就有不錯(cuò)的效果，成品與淀粉膠混合或者作為助劑加入淀粉膠之中可以增強(qiáng)抗水性以及黏度。

2.2.9防腐劑：a.亞硫酸鈉，同時(shí)還可以增強(qiáng)堿性、促進(jìn)糊化。b.山梨酸鉀、苯甲酸鈉等，因?yàn)楦男赃^(guò)程可能會(huì)用到氧化劑，同時(shí)此二者有食品級(jí)。

2.2.10氧化劑：同時(shí)加入氧化劑可以溶解淀粉團(tuán)塊。

2.2.11消泡劑：a.（工業(yè)上廣泛應(yīng)用）磷酸三丁酯b.（綜合性能最好）有機(jī)硅c.高碳醇（C7-9）、聚醚類d.天然油脂（需注意防腐）e.（自創(chuàng)配方）乙醇/甘油（溶劑）+已有的硬脂酸鈉+動(dòng)植物

2.3實(shí)驗(yàn)部分

2.3.1玉米淀粉膠質(zhì)的制備a.稱取膨化玉米淀粉加入水中，攪拌至無(wú)顆粒物。b.稱取聚乙烯醇，加入水中溶解，可適當(dāng)加熱，即得6%聚乙烯醇溶液。c.將6%聚乙烯醇溶液加入玉米淀粉溶液中，攪拌均勻，之后加入硼砂和膨潤(rùn)土（可先配成懸濁液）充分?jǐn)嚢韬蠹吹贸善贰.可在保持其他物質(zhì)比例的情況下稍微改變硼砂或膨潤(rùn)土的加入量，二者都改變也行，注意記錄。注：按以上比例大約用水160毫升。a.往容器1中加入約水，加熱至60℃以上，邊攪拌邊緩慢加入淀粉，攪拌均勻。加入氫氧化鈉溶解后倒入容器1。當(dāng)漿液粘稠度先增后減，最后變成透明均勻溶液時(shí)即完成載體。b.往容器2中加入約水，加入硼砂至全溶，（可適當(dāng)加熱）再分批加入淀粉，攪拌均勻后即為主體。c.將載體在攪拌下以一定速度加入主體中，全部加完后攪拌即可。

2.3.2氧化疏水玉米淀粉的制備[1]稱取一定量的普通玉米淀粉于三口瓶中，配置成30%的淀粉乳，將該乳液放置于35℃水浴鍋中并進(jìn)行攪拌，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至7。反應(yīng)開(kāi)始后，在30min內(nèi)逐滴加入占淀粉干基質(zhì)量1%的氧化劑次氯酸鈉，反應(yīng)3h，并維持pH在8.5±0.2。反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)pH在6.8~7.0，水洗3~5次，在45℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h后粉碎過(guò)孔徑150μm篩，得氧化淀粉樣品。用制得的氧化淀粉樣品配置成30%的淀粉乳，在35℃水浴鍋中攪拌，并調(diào)節(jié)pH至8.5。在30min內(nèi)逐滴加入3%的辛烯基琥珀酸酐（干基比）開(kāi)始酯化反應(yīng)，反應(yīng)4h，反應(yīng)中維持體系pH在8.5±0.2。酯化后，迅速加入占淀粉干基質(zhì)量2%的硫酸鋁，30min后調(diào)節(jié)體系pH在6.8~7.0用體積分?jǐn)?shù)80%乙醇和蒸餾水交替洗滌5次，在45℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h后粉碎過(guò)孔徑75μm篩，即得氧化疏水玉米淀粉樣品。

3實(shí)驗(yàn)的可行性及測(cè)定

3.1膠質(zhì)成分確定及改良

膠質(zhì)為自主研發(fā)的可降解合成膠，對(duì)黃、白糊精、硼砂、玉米淀粉、AES、亞硫酸鈉等材料通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行合成從而制作成膠質(zhì)。膠質(zhì)為疏水性，由于淀粉的親水性，造成膠質(zhì)在水環(huán)境下易脫料降解，我們通過(guò)氧化和糊化等方法對(duì)其性質(zhì)處理，從而達(dá)到疏水降解的性質(zhì)，膠質(zhì)無(wú)毒無(wú)味，微黃色，性質(zhì)穩(wěn)定。

3.2原材料可行性分析

我們通過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有多種原材料進(jìn)行可行性分析，包括自然降解，微生物降解，強(qiáng)、韌度測(cè)定，拉伸度測(cè)定等，通過(guò)與普通石油膠帶基質(zhì)進(jìn)行比較，最終確定淀粉基樹(shù)脂作為原材料。

3.3產(chǎn)品性能的測(cè)定

外觀：目測(cè)；耐水性：參照J(rèn)C/423-91測(cè)定方法測(cè)定；粘度：NDJ-5型涂-4杯粘度計(jì)；穩(wěn)定性：0℃或室溫時(shí)的貯存時(shí)間。

4結(jié)論

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的環(huán)保意識(shí)在逐漸增強(qiáng)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)可降解無(wú)污染的產(chǎn)品需求越來(lái)越高，膠帶行業(yè)已經(jīng)被傳統(tǒng)石油膠帶占領(lǐng)了很長(zhǎng)時(shí)間，但在當(dāng)今社會(huì)，不可降解不可再生的性質(zhì)已經(jīng)跟不上國(guó)家環(huán)保事業(yè)的大趨勢(shì)，同時(shí)，現(xiàn)有的環(huán)保膠帶爭(zhēng)產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中排放高，成本高，市場(chǎng)份額少，使得環(huán)保膠帶在膠帶行業(yè)市場(chǎng)中，舉步維艱，我們的產(chǎn)品成本低，無(wú)需改良機(jī)器直接生產(chǎn)、原料來(lái)源豐富，可降解可再生的優(yōu)勢(shì)，可以完全以壓倒性的優(yōu)勢(shì)壓過(guò)現(xiàn)有環(huán)保膠帶，性質(zhì)與普通膠帶相似，價(jià)格相仿，在環(huán)保的大環(huán)境下，我們的環(huán)保膠帶占領(lǐng)一定市場(chǎng)還是可以的，隨著民眾的環(huán)保意識(shí)逐步提高，市場(chǎng)對(duì)我們的容納性也會(huì)隨之升高。

參考文獻(xiàn)

[1]劉珂,張志衡,高群玉,吳磊氧化疏水淀粉在祛痱粉中的應(yīng)用研究,2018,8.

[2]楊曉清,任龍梅淀粉粘合劑的研制及紙張復(fù)合性能的測(cè)定與分析,2008.

[3]馮書(shū)濤.玉米淀粉制備粘合劑的研究,2003,12.

作者：王靜 宋一楠 黃弘 廖一彬 馮天珉 單位：吉林大學(xué)珠海學(xué)院