Amido de plástico inteiro
O amido plástico inteiro refere-se principalmente ao amido termoplástico. O amido termoplástico foi desenvolvido no final do século XX com base no conceito de amido integral, proposto no campo de materiais degradáveis internacionais. Em todo o plástico de amido, o plástico tradicional à base de petróleo não é adicionado, o amido é o material principal, o teor de amido é alto e outros componentes adicionados podem ser degradados.
O amido termoplástico também é chamado de "amido não estruturado". A estrutura do amido é desordenada por um determinado método para torná-lo termoplástico. A molécula de amido é uma estrutura molecular de polissacarídeo e contém um grande número de grupos hidroxila. Devido à ligação intermolecular e intramolecular de hidrogênio, a temperatura de fusão é mais alta e a temperatura de decomposição é mais baixa que a temperatura de fusão. Portanto, durante o processamento térmico, as moléculas de amido se decompõem sem derreter. Os métodos tradicionais de processamento mecânico de plásticos usam termoformação. Portanto, para fazer amido integral à base de amido, o amido natural deve ser termoplástico. Essa termoplasticidade pode ser alcançada alterando a estrutura cristalina dentro da molécula de amido. Destrói as ligações de hidrogênio intra e intermolecular e rompe a estrutura de cristal de dupla hélice das moléculas de amido. Isso reduzirá a temperatura de fusão do amido e o tornará termoplástico.
A preparação de amido termoplástico utiliza principalmente extrusão, injeção, moldagem, etc. Os plastificantes utilizados são geralmente água, glicerina e similares. Van Soest, da Universidade de Utrecht, na Holanda, estudou as propriedades mecânicas do amido termoplástico com água como plastificante. A quantidade de água adicionada deve estar entre 5% e 15%. Abaixo de 5%, o material é muito quebradiço e não pode ser realizado. É determinado que quando o conteúdo é de cerca de 15%, o material fica macio e difícil de formar. Quando o teor de água está entre 5% e 7%, o desempenho do material é semelhante aos materiais quebradiços, e nenhum ponto de escoamento é observado. Stepto et al., Universidade de Manchester, Reino Unido, usaram a água como plastificante para modificar o amido de batata e analisaram suas propriedades mecânicas. Seus plastificantes foram adicionados em três níveis de 9,5%, 10,8% e 13,5%. Ao analisar a curva tensão-deformação, pode-se saber que o módulo inicial da amostra é próximo ao HDPE e PP, que é de 1,5 MPa; o limite de escoamento da amostra é inversamente proporcional ao teor de plastificante, e o limite de escoamento da amostra quando o teor de água é de 9,5% é 68 N / mm2, quando o teor de água aumenta para 13,5%, o limite de escoamento cai para 42 N / mm2. Robbert et al. Da Universidade de Groningen, na Holanda, a glicerina foi usada como plastificante para analisar uma variedade de amidos diferentes. A temperatura de transição vítrea (Tg) do amido também afeta as propriedades mecânicas da amostra. A Tg é baixa e a resistência à tração, módulo, alongamento na ruptura e resistência ao impacto do experimento são aumentadas, enquanto a Tg no amido com alto teor de amilose é relativamente baixa. Portanto, quanto maior o teor de amilose no amido, mais macio será o produto. De acordo com os experimentos de Robbert, a resistência à tração do milho ceroso contendo 25% de plastificante é próxima de 10 MPa, e o alongamento na ruptura é de 110%, que é o melhor desempenho abrangente do amido. A Universidade de Pequim e Yosbii do Instituto de Pesquisa de Energia Atômica do Japão estudaram plásticos à base de amido usando glicerina e polietileno glicol como plastificantes para irradiação de feixes de elétrons. O filme à base de amido foi preparado com sucesso e verificou-se que a irradiação pode causar reações químicas de cada molécula componente para formar uma estrutura de rede completa e aprimorar as propriedades de tração do filme.
Pode ser sabido pelos estudos acima que o amido pode ser modificado para obter amido termoplástico, e o desempenho do amido termoplástico pode ser melhorado alterando métodos de processamento, tipos de plastificantes e outros meios.
Como o amido termoplástico tem as desvantagens de propriedades mecânicas fracas e forte absorção de água, os pesquisadores começaram a considerar o uso da fibra como agente de reforço e a adição à matriz de amido termoplástico para melhorar o desempenho do material. Tanto a fibra natural quanto o amido têm uma estrutura molecular de polissacarídeos. A mistura de fibras com amido termoplástico pode obter um melhor efeito fortalecedor.
Curvelo, o Instituto de Pesquisa Química San Carlos, etc., usa fibra de cauda gigante como agente de reforço para melhorar as propriedades mecânicas do amido termoplástico. Comparado com o amido termoplástico não reforçado, o amido termoplástico reforçado tem um aumento de 100% na resistência à tração e um aumento de 50% no módulo de elasticidade. E conclui-se que a absorção de água do material diminui com o aumento do teor de fibras.
Gaspar et al. Da Universidade de Budapeste, na Hungria, adicionou celulose, hemicelulose e zeína ao amido de milho termoplástico usando glicerina como plastificante. Estudos descobriram que a resistência mecânica do amido termoplástico reforçado com hemicelulose e zeína é melhor (10,4 MP e 11,5 MPa). O pesquisador brasileiro Guimarães e outros compararam o efeito fortalecedor da fibra da cana e da banana no amido termoplástico. Verificou-se que as propriedades de tração das amostras reforçadas foram significativamente melhoradas, e a ligação superficial entre a fibra da cana e o amido termoplástico foi melhor que a fibra da banana.
Prachayawarakorn e outros institutos técnicos da Escola Técnica Lakabang Sangha da Tailândia realizaram pesquisas sobre amido de arroz termoplástico reforçado com fibra de algodão e descobriram que as propriedades de tração e absorção de água do material diminuem após a adição de fibras de algodão. Em comparação, quando o mesmo teor (10%) de fibra de algodão ou polietileno de baixa densidade é adicionado, as propriedades mecânicas, estabilidade térmica, absorção de água e biodegradabilidade da amostra de fibra de algodão são melhores.
Sreekumar, da Universidade de Rouen, na França, e outros pesquisadores estudaram o efeito da fibra de sisal na farinha de trigo termoplástica e descobriram que a fibra de sisal pode melhorar as propriedades de tração da farinha de trigo termoplástica, mas sua fluidez diminuirá.
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