स्टार्च आधारित बहुलक
पाउडर में सच्ची थर्माप्लास्टिकता नहीं होती है, लेकिन इसे प्लास्टिसाइज़र (पानी, ग्लिसरीन, सोर्बोज़, आदि) में मिला कर इंजेक्शन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, कतरनी, उच्च तापमान (90 ° C ~ 180 ° C), जो पिघल सकता है और स्टार्च को द्रवीभूत कर सकता है। । , एक्सट्रूज़न, ब्लो मोल्डिंग उपकरण, जैसे सिंथेटिक प्लास्टिक। यह संयोजन (स्टार्च, पानी, गर्मी) स्टार्च के जिलेटिनाइजेशन को सुनिश्चित करता है, यानी दानेदार ऊतक का अपघटन। जैसा कि अणु हाइड्रोजन बंधन के दरार के लिए पूछता है, स्टार्च को एक चिपचिपा घोल बनाने के लिए जिलेटिनाइज्ड किया जाता है, अर्थात, एक स्टार्च-आधारित बहुलक बनता है।
चीनी नाम
स्टार्च आधारित बहुलक
आव्यूह
स्टार्च
उत्पादन के तरीके
विघटन कास्टिंग
विदेशी नाम
अमाइलॉइड बहुलक
उत्पादन शुरू
स्टार्च निष्कर्षण
degradability
पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल
सिर
अभिलेख
1 स्टार्च संशोधन
स्टार्च-आधारित पॉलिमर का 2 उत्पादन
उत्पादन शुरू
असंरचित संशोधन
3 बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर
4 स्टार्च-आधारित बहुलक क्षरण तंत्र
1 स्टार्च संशोधित संपादक
स्टार्च कणों के रूप में मौजूद है, क्रिस्टलीय और अनाकार क्षेत्रों के साथ। चूंकि मूल स्टार्च के कई गुण व्यावहारिक अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं, जैसे कि चिपचिपापन थर्मल स्थिरता, जिलेटिनाइजेशन गुण, घुलनशीलता, आदि, भौतिक, रासायनिक और जैव रासायनिक को अपनाया जाता है। विधि विशिष्ट गुणों और उपयोगों का उत्पादन करने के लिए मूल स्टार्च के संरचनात्मक, भौतिक और रासायनिक गुणों को बदलती है।
स्टार्च ग्रैन्यूल्स का आकार फिल्म की मोटाई से संबंधित है जिसमें से स्टार्च प्लास्टिक बनाया गया है। स्टार्च के दाने ठंडे पानी में अघुलनशील होते हैं, लेकिन जब सूखे प्राकृतिक स्टार्च को ठंडे पानी में रखा जाता है, तो वे एक सीमित प्रतिवर्ती सूजन प्रक्रिया से गुजरते हैं, जिस समय छोटे अणु केवल स्टार्च ग्रैन्यूल में प्रवेश करते हैं। अनाकार भाग, मुक्त हाइड्रोफिलिक समूह के साथ संयोजन में, स्टार्च स्टार्च ग्रैन्यूल की सूजन से गुजरने का कारण बनता है ताकि मूल विशेषताओं और क्रिस्टल बाइरफ़रेंस को बनाए रखा जा सके। यदि स्टार्च निलंबन को एक निश्चित कण आकार में गरम किया जाता है, तो स्टार्च कणिकाओं का अचानक विस्तार होता है और निलंबन एक चिपचिपा जिलेटिनस समाधान बन जाता है। इस घटना को स्टार्च के जिलेटिनाइजेशन कहा जाता है, और स्टार्च जिलेटिन के प्रदर्शन स्टार्च प्लास्टिक के निर्माण से निकटता से संबंधित है। चूंकि स्टार्च में प्लास्टिसिटी नहीं है, इसलिए मूल स्टार्च के संरचनात्मक, भौतिक और रासायनिक गुणों को बदलने के लिए इसे संशोधित करने की आवश्यकता है, जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट प्लेटफॉर्म और उपयोग होते हैं। उपचारित स्टार्च को सामूहिक रूप से संशोधित स्टार्च के रूप में जाना जाता है। संशोधित स्टार्च के कई भौतिक गुण, जैसे कि घुलनशीलता, चिपचिपाहट, विस्तार दर, तरलता, पानी में जमावट और गर्मी संवेदनशीलता, मूल स्टार्च से बेहतर होते हैं, और कुछ नई विशेषताओं जैसे कि सुपर जल अवशोषण, पानी की अशुद्धता, प्लास्टिसिटी, आदि। मूल स्टार्च के गुण नहीं होते हैं, और इन विशेषताओं का उपयोग नए उत्पादों को विकसित करने के लिए किया जा सकता है।
स्टार्च-आधारित पॉलिमर का 2 उत्पादन संपादन
उत्पादन शुरू
स्टार्च पॉलिमर का उत्पादन स्टार्च के निष्कर्षण से शुरू होता है, जो स्टार्च संयंत्र के स्रोत पर निर्भर करता है, इसके बाद तंतुओं का पृथक्करण, विरंजन, और शुद्ध स्टार्च प्राप्त करने के लिए सूख जाता है। वांछित स्टार्च बहुलक के गुणों के आधार पर, स्टार्च को रासायनिक रूप से थर्मोप्लास्टिक सामग्री में परिवर्तित करने से पहले और बाद में संशोधित किया जाता है, जिसे केवल एक एक्सट्रूडर द्वारा, निरंतर बाहर निकालना और मिश्रण या एक संयुक्त एक्सट्रूज़न मिक्सिंग चरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।
अतीत में, स्टार्च प्लास्टिक के लिए मुख्य उत्पादन विधि विघटन कास्टिंग थी। इस विधि में, स्टार्च को उपयुक्त विलायक में भंग कर दिया जाता है ताकि कास्टिंग की सतह पर तेजी से फैलाव सुनिश्चित करने के लिए चिपचिपा समाधान को पर्याप्त रूप से प्रवाहित किया जा सके। समाधान डाले जाने के बाद, फिल्म सूखने पर प्राप्त की जाती है। शोधकर्ताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली तकनीक में कई कमियां हैं, अर्थात् छोटी फिल्म की पैदावार और लंबे समय तक उत्पादन। परोक्ष रूप से, एक बड़े घूर्णन ड्रम पर या एक धातु की बेल्ट को हिलाने से छोटे स्लिट्स द्वारा खिला जाता है। कार्य क्षेत्र से कार्बनिक सॉल्वैंट्स को हटाने के लिए एक मुखौटा का उपयोग किया जा सकता है।
असंरचित संशोधन
प्रबलित प्लास्टिक में भराव के रूप में उपयोग किए जाने के अलावा, प्राकृतिक स्टार्च में खराब थर्मल प्रसंस्करण गुण होते हैं, और बायोप्लास्टिक होने के लिए स्टार्च का गैर-संरचनात्मक संशोधन करना आवश्यक है। इसके अलावा, इसे यांत्रिक गुणों और बाधा गुणों में सुधार करने के लिए अन्य पॉलिमर और प्लास्टिसाइज़र के साथ मिश्रित होने की आवश्यकता है। मुख्य असंरक्षित एजेंट पानी है, जो दो भूमिका निभाता है, स्टार्च जिलेटिनाइजेशन को बढ़ावा देता है (स्टिक पैच बनाने के लिए मैक्रोमोलेक्युलस के बीच अधिकांश हाइड्रोजन बांडों के विनाश से स्टार्च की सूजन) और एक प्लास्टिसाइज़र के रूप में। हालांकि, पानी के अलावा, पिघलने के तापमान को कम करने के लिए एक अतिरिक्त प्लास्टिसाइज़र की आवश्यकता होती है।
शुद्ध शुष्क स्टार्च के लिए, पिघलने का तापमान 220 डिग्री सेल्सियस से 240 डिग्री सेल्सियस तक भिन्न होता है, और इस सीमा में स्टार्च अपघटन तापमान तापमान शामिल है। यदि एक गैर-वाष्पशील प्लास्टिसाइज़र, जैसे कि एक पॉलील, जोड़ा जाता है, तो पिघलने का तापमान कम होता है, और उच्च तापमान और कतरनी के तहत, स्टार्च को थर्मोप्लास्टिक स्टार्च (टीपीएस) नामक थर्मोप्लास्टिक थर्मोप्लास्टिक में संसाधित किया जा सकता है। इसके अलावा, झिल्ली की जल गतिविधि को कम करके सूक्ष्मजीवों के विकास को प्रतिबंधित किया जा सकता है। थर्माप्लास्टिक के प्रसंस्करण में, स्टार्च में मौजूद पानी और जोड़ा हुआ प्लास्टिसाइज़र एक अनिवार्य भूमिका निभाता है, क्योंकि वे स्टार्च के साथ हाइड्रोजन बॉन्ड बना सकते हैं, स्टार्च के आणविक हाइड्रॉक्सिल समूहों के बीच मजबूत बातचीत की जगह लेते हैं, जिससे थर्मोप्लास्टिक का एक प्रकार होता है ।
3 बायोडिग्रेडेबल बहुलक संपादन
बायोबेड या बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर के संबंध में, इन सामग्रियों की बायोडिग्रेडेबिलिटी को प्रदर्शित करना महत्वपूर्ण है। अमेरिकन सोसाइटी फॉर टेस्टिंग एंड मटेरियल्स एंड इंटरनेशनल स्टैंडर्ड्स ऑर्गनाइजेशन प्लास्टिक को परिभाषित करता है जो विशिष्ट वातावरण में जैव रासायनिक प्लास्टिक के रूप में प्रमुख रासायनिक संरचनात्मक परिवर्तनों से गुजरता है। मानक तरीकों के अनुसार परीक्षण किए जाने पर, इन परिवर्तनों के परिणामस्वरूप भौतिक और रासायनिक गुणों का नुकसान होता है। जैव-आधारित बहुलक एक बायोडिग्रेडेबल बहुलक या एक गैर-बायोडिग्रेडेबल बहुलक हो सकता है। उदाहरण के लिए, स्टार्च-आधारित पॉलिमर आमतौर पर बायोडिग्रेडेबल होते हैं, जबकि क्रिस्टलीय पॉलीएक्टिक एसिड लगभग गैर-अवक्रमित होता है। वर्तमान में, वैज्ञानिक तीन मुख्य प्रकार की बहुलक सामग्री पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
पहला प्रकार एक बायोडिग्रेडेबल पारंपरिक प्लास्टिक है। जब बहुलक सामग्री की सतह मिट्टी के संपर्क में होती है, तो सामग्री सुचारू रूप से खराब हो जाएगी। मिट्टी में सूक्ष्म पदार्थ प्लास्टिक के कणों को नीचा नहीं कर सकते, लेकिन सहायक मैट्रिक्स के तेजी से पतन का कारण बनते हैं। इस सामग्री में आमतौर पर एक अविनाशी पेट्रोलियम आधारित मैट्रिक्स होता है जो कार्बन या फाइबरग्लास द्वारा प्रबलित होता है।
दूसरी श्रेणी आंशिक रूप से सड़ सकने वाली पॉलिमर सामग्री है जो पारंपरिक सिंथेटिक प्लास्टिक की तुलना में तेजी से नीचा दिखाती है। ऐसे प्लास्टिक के लिए एक विशिष्ट उत्पादन पद्धति में एक पारंपरिक मैट्रिक्स (पेट्रोलियम आधारित) के आसपास के प्राकृतिक फाइबर शामिल हैं। जब संसाधित किया जाता है, तो सूक्ष्मजीव शरीर में प्राकृतिक macromolecules का उपभोग कर सकते हैं। अवशेष एक ऐसी सामग्री है जो संरचना में कमजोर हो जाती है, और अधिक गिरावट के लिए किसी न किसी किनारों और खुलेपन के साथ।
तीसरी श्रेणी, अंतिम श्रेणी, वर्तमान में एक बहुलक सामग्री है जो शोधकर्ताओं और उद्योग के लिए बहुत रुचि रखती है। ये प्लास्टिक पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल हैं, बहुलक मैट्रिक्स स्टार्च, माइक्रोबियल ग्रोथ पॉलिमर जैसे प्राकृतिक सामग्रियों से प्राप्त होता है, और मजबूत करने वाले फाइबर फ्लैक्स और गांजा जैसी सामान्य फसलों से प्राप्त होते हैं। तापमान, आर्द्रता और ऑक्सीजन की उपयुक्त परिस्थितियों में, बायोडिग्रेडेशन प्लास्टिक को गैर-विषाक्त या पर्यावरण के अनुकूल अवशिष्ट पदार्थों में विघटित करने का कारण बनता है, जो तब सूक्ष्मजीवों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में पूरी तरह से विघटित हो जाते हैं।
4 स्टार्च-आधारित बहुलक क्षरण तंत्र संपादन
बहुलक का क्षरण तंत्र बहुत स्पष्ट नहीं है। आमतौर पर यह माना जाता है कि बायोडिग्रेडेशन का तंत्र एक एकल तंत्र नहीं है, बल्कि एक जटिल जैव-रासायनिक और जैव रासायनिक क्रिया है, जिसमें अन्य भौतिक और रासायनिक प्रभाव जैसे कि हाइड्रोलिसिस और ऑक्सीकरण, जैविक क्रिया और भौतिक रसायन विज्ञान शामिल हैं। भूमिकाएं एक-दूसरे को बढ़ावा देती हैं और एक synergistic प्रभाव पड़ता है। स्टार्च दो प्राकृतिक बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर हैं जो सूक्ष्मजीवों की कार्रवाई के तहत ग्लूकोज में विघटित होते हैं और अंत में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के लिए चयापचय होते हैं।
स्टार्च-आधारित पॉलिमर के क्षरण को दो प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: स्टार्च सूक्ष्मजीवों जैसे कि कवक और बैक्टीरिया द्वारा हमला किया जाता है, धीरे-धीरे गायब हो जाता है, और बहुलक में एक झरझरा फ्रैक्चर संरचना बनती है, और यांत्रिक शक्ति कम हो जाती है, जिससे सतह बढ़ जाती है बहुलक का क्षेत्र, जिससे आगे प्राकृतिक अपघटन की सुविधा होती है; स्टार्च गिरावट प्रॉक्सिडेंट और स्व-ऑक्सीडेंट की क्रिया को ट्रिगर करता है, जो बहुलक की लंबी श्रृंखला को काट सकता है और बहुलक के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान को छोटा कर सकता है जब तक कि बहुलक के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान सूक्ष्मजीवों द्वारा चयापचय करने के लिए पर्याप्त छोटा नहीं होता है, और अंत में पानी। का गठन किया गया है। कार्बन डाइऑक्साइड जैसे छोटे अणु यौगिक प्रकृति के चक्र में प्रवेश करते हैं। ये दोनों प्रक्रियाएँ परस्पर प्रबल हैं।
स्टार्च-आधारित डिग्रेडेबल प्लास्टिक की बायोडिग्रेडेबिलिटी स्टार्च के एक निरंतर चरण की उपस्थिति के कारण होती है, जो यह सुनिश्चित करता है कि सूक्ष्मजीव और एंजाइम तेजी से झिल्ली के स्टार्च सामग्री को प्राप्त करते हैं।
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