可降解塑料薄膜的制备及热分解动力学研究

摘要

本文以淀粉(St)、聚乙烯醇(PVA)为主要原料,加入交联剂、增塑剂,通过先溶解、后糊化共混、再交联的薄膜制备工艺过程,制备了St/PVA完全生物降解塑料薄膜。通过优化,得出最佳反应条件是:m(St):m(PVA)=7:3,反应温度为90℃,反应时间为1 h,丙三醇用量为3％,甲醛用量为2％,甲醛的加入方式为一次性加入。
　　 在实验室条件下对薄膜进行土埋降解实验,考察不同环境因子,如土壤肥力和酸碱度对薄膜降解性能的影响。通过实验发现,薄膜在中性土壤中降解较缓慢,在酸性土壤和碱性土壤中的降解性优于中性土壤,且不同土壤pH对薄膜降解性能的影响表现为:碱性土壤＞酸性土壤＞中性土壤。土壤肥力的不同对薄膜的降解性能影响差异明显。薄膜在高等肥力条件下的降解速度比中等和低等肥力下的降解速度快,不同土壤肥力对薄膜降解性能的影响表现为:高等肥力＞中等肥力＞低等肥力。
　　 通过热分析方法研究了可降解塑料薄膜的热稳定性,计算了该薄膜的动力学参数并建立了热分解动力学方程。用Kissinger和Ozawa两种方法计算得到该薄膜原样热分解过程的活化能分别为E=107.27kJ/mol和E=114.19kJ/mol,指前因子A=3.8925×1066s-1,降解样热分解过程的活化能分别为E=275.58kJ/mol和E=274.01kJ/mol,指前因子A=7.0028×1018S-1。薄膜降解样的活化能比原样大,说明热分解过程中薄膜降解样比原样耗能多。
　　 最后,本文以尿素代替甲醛作为交联剂,采用正交实验设计方法,优化了反应条件,得出最佳反应条件为:反应时间1h、反应温度40℃、m(St):m(PVA)=6:4、尿素用量0.5％、丙三醇用量4％。