木薯渣可生物降解材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著地球資源的日益匱乏以及人類環(huán)境保護意識的逐步提高，越來越多的國內外學者都致力于尋求可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料的可生物降解材料。植物纖維與淀粉等其他一些天然高分子復合制造完全生物降解材料，是近年來發(fā)展很快的一種全天然生物降解材料。本文利用木薯渣植物纖維為主要原材料，以淀粉和PVA共混作為材料的膠黏劑及增強劑，所有原料均可被生物降解，制備一種環(huán)境友好型，綠色食品包裝材料，為農業(yè)廢棄木薯渣的綜合利用開辟新途徑。研究過程包括加工工藝、成型配方、相容性

2、增強、環(huán)境特性等幾個方面。
　　 1.在單因素實驗的基礎上，采用響應面正交設計優(yōu)化了制片工藝條件，確定最佳工藝為：溫度172℃，壓力20MPa，時間15.5min。其中，影響拉伸強度的各因素按影響大小排依次為X2(壓力)>X1(溫度)>X3(時間)，同時得到了關于溫度(X1)壓力(X2)，時間(X3)的三元二次回歸方程：
　　 Y=8.95-0.39X1-0.25X2-0.12X3-1.42X12-2.79X22+0.3

3、1X32+0.01X1X2+(7.500E-003)X1X3-0.02X2X3。
　　 2.通過L9(34)正交試驗，復配合適的增塑劑。三種增塑劑對淀粉-PVA體系的影響主次順序為：甘油>水>聚乙二醇，最優(yōu)配方為：水用量10%，聚乙二醇用量10%，甘油用量20%時，膜的透光率達到24.3%，淀粉-PVA膜的綜合性能最好。
　　 3.將不同粒徑的木薯渣纖維(100目、80目、60目、30目、10目)分別與淀粉-PVA體系共

4、混，制備復合材料并對其力學性能進行測試，實驗表明，木薯渣纖維粒徑為60目時，材料的拉伸強度最大達到8.95MPa，相對其他粒徑的木薯渣，表現(xiàn)出更好的力學性能。
　　 4.采用偶聯(lián)劑處理、堿處理兩種不同的表面處理方法對木薯渣纖維改性，結果表明，兩種處理方法都能從不同程度上提高木薯渣和熱塑性淀粉-PVA樹脂間的相容性，改善了復合材料的力學性能。
　　 三種不同的偶聯(lián)劑(硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑)處理對比發(fā)現(xiàn)，結

5、果表明，硅烷對比其他兩種偶聯(lián)劑有更好的改性效果，木薯渣纖維與淀粉-PVA的相容性明顯提高。不同含量的硅烷偶聯(lián)劑處理木薯渣，其用量占木薯渣質量3%時，偶聯(lián)效果最佳。
　　 未改性木薯渣纖維分別與硅烷改性木薯渣纖維、堿處理木薯渣纖維的紅外圖譜對比分析中可以發(fā)現(xiàn)，硅烷改性后的紅外圖譜特征峰的出現(xiàn)證實了木薯渣纖維已被成功改性。堿處理后的紅外圖譜中特征峰強度的減弱，同樣說明木薯渣纖維被成功改性。
　　 5.經大量實驗得出復合材料的

6、最佳成型工藝配方為：木薯渣纖維：(淀粉+PVA)=0.4:0.6，淀粉：PVA=0.8，即木薯渣：淀粉：PVA=2:1.33:1.66。加工助劑的最佳用量為(占復合材料主體質量的份數(shù))：滑石粉10phr，輕質碳酸鈣4phr，硬脂酸5phr，硼砂2phr，液體石蠟5phr。
　　 6.環(huán)境條件對材料的使用有一定的限制性。當添加5%的液體石蠟作為阻濕劑時，材料在模擬環(huán)境濕度中的質量變化范圍是-3%-5%。液體石蠟能夠改善材料在環(huán)境中

7、的適應性。結合微生物生長級數(shù)圖和土埋降解質量變化圖可知：材料的質量減少與微生物的生長情況是呈正比關系，三個月之后微生物大量覆蓋片材表面，材料質量減少率達50%以上。
　　 7.在實驗室模壓條件下，探索發(fā)泡植物纖維-淀粉復合材料的制備。研究了NaHCO3、尿素、AC(偶氮二甲酰胺)發(fā)泡劑對復合材料泡孔形態(tài)的影響。影響復合材料密度的各因素按影響大小排依次為AC>NaHCO3>尿素，其中AC，NaHCO3達到顯著水平，尿素的影響并不顯