食用菌厂化栽培用聚丙烯塑料瓶的研制(上)

2007/8/10 15:04:24

一、概述近年来，由于国家对现代农业的大力扶持，农业科技发展很快，农产品改变了过去依赖气候，靠天吃饭的状况，向人工栽培、工厂化生产的方向发展。本项目研究的聚丙烯塑料瓶和盖就是应用于食用菌金针菇工厂化生产的栽培器具。食用菌金针菇作为一种理想的“绿色”食品，在人工栽培中需要较低的温度，只能在寒冬季节种植，冬春季节上市，季节性很强。为实现常年生产、均衡上市，科技人员研究开发了采用流水作业的工厂化生产形式。农业科技的发展是与其他领域的科技发展相结合的。本项目的研制成功也是一个化工产品与农业产品相结合的实例。位于上海浦东孙桥现代农业开发园区的上海浦东天厨菇业有限公司建于1999年，产业为工厂化生产食用菌金针菇。生产流水线的特点是自动化程度高，工人劳动强度底，生产效率高，整个生产流水线主要使用的工装是栽培瓶。金针菇全部生产在瓶里实行立体化栽培。二、栽培瓶的技术要求根据工厂化生产要求：塑料瓶16只装一个筐内，每天用12000只瓶经过流水线装填培养基料，经高温120℃、4小时杀菌蒸煮；点菌种；进入低温3℃、湿度75%培育室培育，在培育的二个月内还需采用搔菌机去除老菌种块。综合以上工艺流程的要求，塑料瓶要达到如下技术要求：1．有一定的韧性即冲击强度较高，在流水线上受碰撞破损率低。2．在负荷承重条件下能承受120℃高温湿热蒸煮不变形。3．可承受低温潮湿环境长期使用。4．在生产过程中需经常观察菌种的分化繁衍，对瓶的透明度有一定要求。5．根据需方的要求，塑料瓶每二个月蒸煮一次，周而复始使用，使用寿命为5年。6．瓶盖结构上要求通风透气，又能过滤杂菌。7．材料要适合栽培瓶的加工工艺要求。8．作为工业项目，要求较低的经济成本。三、研究内容聚丙烯价格低，成型性好，广泛应用于日常生活和包装各领域，但是通常的聚丙烯塑料是一种高结晶的聚合物，加工过程中熔体结晶速度较慢，易形成球晶，因而影响了产品的冲击强度。又由于其结构中有与叔碳原子相连的氢原子，它对氧特别敏感，极易氧化降解，特别是湿热或湿冷环境中几个月就会失去使用价值，而且普通聚丙烯耐热温度一般在100℃左右，在高负荷条件下承受的温度更低，显然不能满足金针菇栽培瓶的技术要求。而对聚丙烯进行改性，使其提高力学性能、热性能乃至光学性能，提高使用寿命满足栽培瓶的使用要求是行之有效的途径。而加入成核剂对PP改性又是最有效的方法，在进行本项目的研究中，我们采用了加入成核剂和稳定剂的方法达到了栽培瓶的使用要求。1．成核剂的选择 PP成核剂的种类很多，按结晶形态可分为α成核剂和β成核剂。按结构的不同又可分为无机类和有机类，由于无机类成核剂会影响栽培瓶的透明度，所以我们没有选用。我们选用a、b二种有机类成核剂，按一定的配方配合，其结果如下：表1 成核剂对PP力学性能的影响成核剂拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）缺口冲击强度（KJ/m2）无成核剂34.02008.50成核剂a36.526011.55成核剂b37.929014.10 由表中所知不同的成核剂对PP力学性能的影响不同，成核剂B的加入显然提高了缺口冲击强度，而且材料的韧性增大，断裂伸长率也提高。2．成核剂的用量确定本项试验我们对成核剂b选择了0.2份、0.4份、0.6份、0.8份的4个不同配比对普通PP进行了改性试验，试验结果如下，见表2。表2 成核剂用量对PP力学性能影响成核剂b拉伸强度（MPa）缺口冲击强度（KJ/m2）断裂伸长率（%）0份34.08.52000.2份36.711.12000.4份37.212.22700.6份35.616.33100.8份36.115.5295 从表2可见随着成核剂b量的增加，拉伸强度是先下降然后上升，而冲击强度和断裂伸度率都是先上升到0.6份时发生转折，冲击强度和断裂伸长率达到了最大值，因此在我们设计配方中，成核剂的用量定为0.4~0.6份范围内。

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