热塑性淀粉(TPS)又称无构淀粉,通过一定方法使淀粉结构无序化,并使之具有热塑性。热塑性淀粉外观呈白色或淡黄色粉末状,略带清香甜味,具有生产成本低、环保、熔融温度高、流动性好等特点,在生物降解塑料、胶粘剂等领域应用广泛。
热塑性淀粉主要制备技术包括接枝技术、共挤出技术、模压技术等。共挤出技术以玉米淀粉为主要原材料,经干燥后与甘油相混合,再放入双螺杆型挤出机进行共挤出操作,最后制得热塑性淀粉。热塑性淀粉具有吸水性强、机械性能差等缺点,在制备过程中加入增塑剂能有效改善其性能,二甲基亚砜(DMSO)增塑剂、天然纤维增塑剂都具有极好强化效果。近年来,我国热塑性淀粉制备技术不断创新突破,为行业发展提供动力。
热塑性淀粉(简称:TPS),外观淡黄色或偏淡灰色,由玉米、红薯等淀粉改性而来,本品完全生物基(所用原辅料都为食品级生物质来源),且生物可降解。可与PBAT、LDPE、LLDPE等物理混匀直接吹膜,薄膜光滑细腻,柔韧性好,与PBAT、PBS、PCL等共混产品可通过家庭、工业堆肥。
由于淀粉属于多糖高分子化合物,分子中含有大量的羟基,能够形成大量分子内和分子间氢键,形成微晶结构的完整颗粒,导致其熔融加工温度远高于其热分解温度,因而不具备热塑加工性,大大限制了淀粉的应用。然而,淀粉中加入增塑剂后,在热和剪切力的作用下可以制备热塑性淀粉,从而改善淀粉的加工性能和使用性能,实现淀粉的广泛应用。如吹膜、流延、挤出等,满足工业、家庭堆肥要求。
作为天然大分子,淀粉具有来源广泛、价格低廉、可满足完全生物降解及,是最具发展前途的绿色包装材料之一。
TPS热塑性淀粉应用范围:
1、PBAT+TPS,可代替PBAT吹膜改性专用料
2、LDPE+TPS,可代替LDPE生物基吹膜改性料
3、LLDPE+TPS,可代替LLDPE生物基吹膜改性料
4、添加到PBAT、PLA、PE等材料中改性,可大大简化配方,提高生产效率
代替以上材料吹膜、挤出片材改性专用料,不仅可以减少改性环节,可大幅度降低成本,同时还满足以上产品的工业、家庭堆肥要求。
我国为农业大国,玉米等农作物种植面积较广。在此背景下,我国玉米淀粉产量不断增长,据中国淀粉工业协会统计数据显示,2021年我国玉米淀粉产量达3918.0万吨,同比增长21.2%。原材料供应充足以及制备技术不断突破为我国热塑性淀粉行业发展奠定基础。
在“双碳”目标推动下,生物降解塑料作为传统塑料替代品,以其无污染、能减少二氧化碳排放量、易于回收等优势,获得广阔市场前景。生物降解塑料主要原材料为聚乳酸(PLA),将热塑性淀粉加入聚乳酸中,能极大提高产品生产效率。2021年我国聚乳酸有效年产能达22.5万吨。在市场需求带动下,我国热塑性淀粉行业发展规模不断扩大。
全球热塑性淀粉龙头企业包括德国Schuett-Biotec公司、美国Warner-Lambert公司、荷兰Paper Foam公司等。我国热塑性淀粉主要生产企业包括深圳虹彩新材料科技公司、武汉华丽环保科技有限公司、苏州汉丰新材料股份有限公司等。目前,我国热塑性淀粉市场渗透率较低,行业仍存在巨大发展空间。
随着热塑性淀粉制备技术不断优化,其应用领域将进一步扩大,市场渗透率将有所提升。受益于国家环保政策逐渐落地实施,热塑性淀粉作为生物降解塑料重要添加材料,市场需求日益旺盛。在本土企业自主研发能力持续提高等积极因素推动下,我国热塑性淀粉行业发展态势将不断向好。
本文来源:诺信高分子工程师、新思界网
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