Розробка технології одержання та властивості термопластичного крохмалю

Abstract

Дисертація присвячена вивченню фізико-хімічних перетворень при модифікації термопластичного крохмалю та їх впливу на технологічні процеси переробки модифікованого ТПК у вироби різного призначення. Розглянуто способи модифікації ТПК шляхом введення лимонної та борної кислот, а також введеня полімерів таких як ПВС та ПЕ. Досліджено фізико-хімічні перетворення крохмалю в результаті взаємодії з різними пластифікаторами та добавками. На основі отриманих результатів обґрунтовано основні стадії та раціональні технологічні параметри переробки модифікованого термопластичного крохмалю у вироби різного призначення.

Диссертация посвящена изучению физико-химических превращений при модификации ТПК их влияния на технологические процессы переработки модифицированного ТПК в изделия различного назначения. Приведены особенности получения ТПК экструзионным способом. Обоснован выбор крахмала, пластификатора и различных добавок для получения ТПК и его модификации, обоснован выбор содержания компонентов. Доказано, что для получения качественного ТПК крахмал необходимо созревать. Экспериментальным путем доказано рациональность использования картофельного крахмала, за счет содержания амилопектина 79% мас. В качестве пластификатора избран глицерин в соотношении крахмал: глицерин – 80:20 соответственно. Выявлено явление потенциального барьера течения расплава полимера, которое заключается в том, что формирование расплава ТПК происходит только при достижении системой определенного значения зсувового напряжение, реализуется только в определенных условиях. Установлено, что для получения ТПК необходимо использовать экструдер с L/D 16-20 и пазованым цилиндром, четко контролировать температуру переработки (110-120 ºС), давление (60-80 атм.), Скорость вращения шнека (25-30 об/мин), время пребывания в экструдере 5-6 мин. Исследовано влияние рецептурного состава исходных компонентов на свойства ТПК. Механические характеристики материала в значительной степени определяются видом и содержанием пластификатора и модифицирующих добавок и достигают оптимальных значений при содержании пластификатора - глицерина – 20 % мас, ГМС – 1% мас. Исследованы процессы многократной переработки ТПК. Доказано, что многократная переработка улучшает свойства ТПК. Получены зависимости, позволяющие оценить количество переработок полимера (2-3 раза). В результате многократной переработке ТПК наблюдается улучшение его механических свойств почти в 2 раза, в результате процессов допластикации, лучшего проникновения пластификатора в зерна крахмала. Рассмотрены способы модификации ТПК путем введения лимонной и борной кислот, а также в введение полимеров как ПВС и ПЭ. Исследованы физико-химические превращения крахмала в результате взаимодействия с различными пластификаторами и добавками. Разработаны методы улучшения свойств ТПК при переработке. Исследованы процессы сшивки ТПК, что позволяет существенно улучшить механические свойства, влагостойкость и устойчивость к ретроградации и расширить области применения ТПК. В качестве сшивающего агента избраны лимонная и борная кислоты. Оптимальное содержание – 1-2% мас. Проведено экономических расчет эффективности производства и посчитано коэффициент эффективности производства, который показывает, что данный проект изготовления ТПК является эффективным. Себестоимость ТПК на 30% меньше рыночной стоимости ПЭ, поэтому предпочтение производства не только в том, что ТПК обладает определенным комплексом свойств, полностью биоразлагаемые, проявляет свойства термопласта, но и экономически выгоден в производстве. ТПК является ценным сырьевым материалом для изготовления изделий широкого спектра потребления. На основе полученных результатов обоснованы основные стадии и рациональные технологические параметры переработки модифицированного ТПК в изделия различного назначения.

Dissertation on gaining of scientific degree of candidate of engineering sciences after specialty 05.17.06 – technology of polymeric and composition materials. Kyiv national university of technologies and design. Kyiv 2015. Dissertation is devoted to the study of transformations physical and chemical at modification of thermoplastic starch and their influence on the technological processes of processing of modified thermoplastic starch in the wares of a different setting. The methods of thermoplastic starch modified by the introduction of citric and boric acid, and introduced polymers such as PVA and PE. Investigated the physical and chemical transformation of starch in the interaction with different plasticizers and additives. Based on the results proved the main stage and rational technological parameters modified thermoplastic starch processing into products for various purposes.