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 4.新型PVF泡沫塑料的研制      PVF泡沫塑料是一種新型泡沫塑料，它利用聚乙烯醇和甲醛在酸性條件下的縮合反應(yīng)，在一定溫度和機械攪拌下形成的一種泡沫塑料，目前國內(nèi)已有一定研究。本試驗通過添加天然高分子材料制備可降解PVF包裝泡沫塑料，期望能應(yīng)用于包裝行業(yè)。 4.1試驗原料 聚乙烯醇 天津第三試劑廠 甲醛 市售 硫酸 市售 去離子水 自制 玉米淀粉 市售 纖維 4.2主要試驗設(shè)備 自動雙重純水蒸餾器(SZ-93) 上海亞榮生化儀器廠 水浴加熱器 自制 攪拌器 自制 電熱恒溫箱 上海市儀器總廠 4.3試驗過程 將一定聚乙烯醇（PVA）在90~100℃下溶解成透明狀，冷卻至室溫；稱量一定量淀粉并進(jìn)行糊化和改性，與PVA溶液共混，稱量一定量某種纖維素填入其中，添加起泡劑、穩(wěn)泡劑和硫酸，共混液與甲醛在高速機械攪拌下進(jìn)行反應(yīng)，然后打開反應(yīng)器下面的閥門，出料與模具中，在50~70℃的烘箱內(nèi)烘干5-40小時，成形后洗去未反應(yīng)的甲醛和硫酸等，再進(jìn)行烘干后最終成形。 4.4試驗結(jié)果分析 4.4.1.淀粉在PVF泡沫塑料中的應(yīng)用 淀粉在聚合物中的存在形式有三種：①直接填充，如淀粉填充PS泡沫塑料；②作為反應(yīng)組分之一，如淀粉基PU泡沫塑料；③作為泡沫塑料的主體骨架，即全淀粉塑料，它的生產(chǎn)原理是使淀粉分子變構(gòu)而無序化，形成具有熱塑性能的淀粉樹脂，因此又稱為熱塑性淀粉塑料。淀粉在PVF泡沫塑料中的應(yīng)用為第一種形式，即利用物理方法填充的手段共混。 成型的泡沫塑料在添加淀粉后，各項物理性能如下： 淀粉含量 表觀密度（Pa） 吸水性（kg/m2） 含水率（%） 3% 86 0.25 70% 4% 96 0.27 58% 5% 102.5 0.30 56% 6% 142.9 0.35 50% 4.4.2纖維在PVF泡沫塑料中的應(yīng)用     Andesen等發(fā)明了纖維增強泡沫塑料的制備工藝。李及珠等的研究也表明，加入纖維后，淀粉熔體交連形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使淀粉熔體輕度提高，有利于氣泡均勻膨脹，形成致密均勻的泡孔，也減少了擠出過程中氣泡的逸出，片材收縮率降低，加入過量時，熔體強度過高，彈性不足，氣泡難以迅速均勻膨脹，故泡孔小而少，發(fā)泡倍數(shù)明顯降低。纖維加入體系后，為氣體的膨脹發(fā)泡提供骨架結(jié)構(gòu)，防止氣泡膨脹時破裂和塌陷。 與無機填料相比淀粉對纖維素具有更好的浸潤性，因此在淀粉生物降解材料中加入纖維素有望提高材料的力學(xué)性能。 成型的淀粉泡沫塑料添加纖維素后，各項物理性能如下： 纖維含量 表觀密度（Pa） 吸水性（kg/m2） 含水量（%） 0.5% 80 0.48 75 0.6% 80 0.4 80 0.7% 85 0.38 92 1.0% 120 0.35 63 針對幾組實驗做了緩沖性能測試，結(jié)果如下： 試樣 Test:pecimer times platen mass(kg) Nominal area (cm2) Actual area (cm2) Notminal thick (mm) Actual thickness (mm) Acc(c) Disp (mm) Impact velocity (m/s) Rebound velocity(m/s) 0.7%纖維 1 1 5.0 484.0 217.5 69.0 27.0 0.4 24.0 3.86 0.61 4%淀粉0.7%纖維 1 1 5.0 484.0 217.5 69.0 17.0 0.4 16.0 3.79 0.43 4%淀粉 1 1 5.0 484.0 217.5 69.0 17.0 0.4 17.0 3.80 0.75      通過對樣品緩沖性能的測試，發(fā)現(xiàn)樣品的緩沖性能并不好，不適宜作運輸包裝件的緩沖材料。但目前開發(fā)的泡沫塑料（如PU、PS等）成本都相對比較高，而PVF泡沫塑料價格很低，具有極大的潛在經(jīng)濟(jì)效。因此可以作為填充材料用于固定包裝件，滿足作為包裝材料的要求。 4.4.3天然高分子材料對PVF泡沫塑料降解性能的影響 根據(jù)多次國際會議研討資料，關(guān)于降級塑料定義的制定有以下幾種方法： （1）化學(xué)上（分子水平）的定義：其廢棄物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，最終完全降解成二氧化碳和水。 （2）物性上（材料水平）的定義：其廢棄物在較短時間內(nèi)，力學(xué)性能下降，應(yīng)用功能大部分或完全喪失。 （3）形態(tài)上的定義：其廢棄物在較短時間內(nèi)破裂、崩碎、粉化成為對環(huán)境無害或易被環(huán)境消納。      聚乙烯醇（PVA）本身是具有生物降解性的合成高分子中的一種，對PVA生物降解的研究始于80年代初期，研究結(jié)果已證明PVA的生物降解性，并在世界范圍內(nèi)，尤其在發(fā)達(dá)國家得到充分的認(rèn)可。當(dāng)添加淀粉和纖維的PVF泡沫塑料廢棄投入環(huán)境之后，由于天然高分子本身就是生物可降解的，微生物會首先分解掉淀粉和纖維，從而使得泡沫塑料骨架掏空，只剩下PVA，其力學(xué)性能此時由于骨架的破裂有所降低。這時再加上PVA的可生物降解性，該泡沫塑料會在環(huán)境中迅速降解掉。 5.結(jié)束語     在PVF泡沫塑料中添加天然高分子材料，即淀粉和纖維，對泡沫塑料的降解性及力學(xué)性能都有所提高和改善，同時作為運輸包裝中的填充材料，由于其價格低廉，具有實用價值。隨著我國包裝行業(yè)的發(fā)展，越來越多的包裝泡沫塑料涌現(xiàn)出來，研制性能更優(yōu)越的可降解包裝泡沫塑料將成為我國泡沫塑料未來發(fā)展的趨勢。  來源： 蘭州交通大學(xué) 安美清