熱塑性淀粉-聚乳酸共混材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為人類社會的進步做出了巨大的貢獻,但石油資源有限,不可再生,且近年來價格暴漲；在環(huán)境中較難自然降解,造成的環(huán)境污染日趨嚴重,因此尋求塑料的替代品勢在必行。
　　 聚乳酸在很多方面與PET相似,可降解,被認為是食品包裝領域石油基塑料的主要替代品,而淀粉價格便宜,可再生,具有完全的生物相容性和生物降解性。將淀粉與聚乳酸共混來制備生物降解材料,不僅可降低聚乳酸的成本,還可以提高其降解性能,但這種共混體系的最主要問題是親

2、水性的淀粉顆粒與疏水性的聚乳酸的界面作用力弱。
　　 為了提高淀粉顆粒與聚乳酸的相容性,本研究用水和甘油作為淀粉的復合增塑劑以改善其分散性,用聚乙二醇不僅增塑聚乳酸,而且改善熱塑性淀粉與聚乳酸的界面作用力。在捏合機中用一步擠出法制得共混材料。主要結論如下:
　　 1,熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料的制備及工藝優(yōu)化
　　 (1)通過單因素實驗,得到甘油增塑淀粉的最佳比例為30％,淀粉塑化溫度為80℃,聚乙二醇的最適含量

3、為10％,環(huán)氧樹脂最適含量為3％,PHB的最適含量為4％,硬脂酸含量為2％。由于淀粉含量影響著共混材料的性能與成本,綜合考慮,淀粉的含量取為30％。
　　 (2)用正交設計法優(yōu)化了共混材料片材的壓制工藝,通過對實驗結果進行方差分析,得到最佳的片材壓制工藝條件:熱壓溫度為170℃,成型時間8min,壓力25MPa。
　　 2,共混材料的轉(zhuǎn)矩流變性能研究
　　 (1)熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料是假塑性流體,呈現(xiàn)“剪切

4、變稀”的行為,在連接有密煉機的轉(zhuǎn)矩流變儀中轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)峰值后由于熔融、壓縮、剪切及熱作用下迅速下降并達到平衡。
　　 (2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對共混體系的流變性能影響較大,PEG含量為10％時,共混體系的平衡扭矩最小,淀粉與甘油對共混體系的流變性能影響不顯著。
　　 3,聚乙二醇改性納米二氧化硅,超聲波分散,熔融共混制備改性納米二氧化硅/熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料。
　　 (1)本研究用鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅,改性劑的最

5、佳含量為2.5％,改性溫度為60℃,改性時間為80min。
　　 (2)用聚乙二醇400分散改性納米二氧化硅,最佳含量為80％,超聲波分散最適時間為25min。
　　 (3)通過熔融共混法制備改性納米二氧化硅/熱塑性淀粉/聚乳酸共混材料,研究了納米二氧化硅對共混材料物理性能的影響,結果表明:添加納米二氧化硅不僅能夠明顯的增強共混材料的力學性能,還能改善共混材料的吸水性能、增塑劑遷移率、水蒸氣透過率、水蒸氣透過系數(shù)及降解性