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熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料的制備及其性能研究_畢業(yè)論文-全文預(yù)覽

2024-09-27 16:53 上一頁面

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【正文】 到 %;在干燥狀態(tài)下 (相對濕度 0% ), GPTPS 和 UFPTPS 的平衡含水量分別為%、 %。尿素和甲酰胺的混合使用顯示了良好的增塑效果,提高了熱塑性淀粉的力學(xué)性 能, 20%的尿素和 10%的甲酰胺增太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 塑的淀粉的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率達(dá)到 和 % 。 GPTPS 的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率分別為5. 5MPa 和 85%, FTPS 的為 和 106%。 B 型結(jié)晶的形 成對 TPS 的機(jī)械性能影響很大:含水 15%的 TPS, B 型結(jié)晶由原淀粉的 5%增加到 30%, TPS 的彈性模量由 10Mpa 增加到 70MPa,拉伸強(qiáng)度由 3Mpa 增加到 7Mpa,斷裂伸長率則由105%減少到 55%; B 型結(jié)晶含量超過 30%時(shí), TPS 的斷裂伸長率較原淀粉嚴(yán)重降低并形成裂紋。含 25%增塑劑的蠟質(zhì)玉米的拉伸強(qiáng)度接近 10MPa,斷裂伸長率 110%,綜合考慮是選用淀粉中最好的。淀粉中直鏈淀粉含量的增加會降低淀粉的 rgRobbert 使用 DMTA 測得了不同甘油用量塑化的豌豆、小麥、馬鈴薯和蠟質(zhì)玉米淀粉的 T, 通過外推得到四種淀粉的 T。因此增塑的用量要控制在合理的范圍內(nèi)。水分超過15%,材料表現(xiàn)出軟而弱,這是因?yàn)樗肿幼鳛樗芑瘎?,量多時(shí)淀粉分子間的氫鍵作用力減弱,表現(xiàn)在紅外光譜上是波數(shù) 994~ 1000em1 處的吸收峰變小。屈服時(shí)的伸長率為 5~ 10%,屈服強(qiáng)度隨含水量的增加而降低,含水 %的淀粉約為 42N/ ram.,含水 %的淀粉約為 68 N/ nun2。 從淀粉的塑化效果方面講,水是淀粉理想的增塑劑,但是僅以水為增塑劑的 TPS較脆。 TPS 的斷裂伸長率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,而拉伸強(qiáng)度先是略有增高而后呈下降趨勢。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 熱塑性淀粉的力學(xué)性能 增塑劑 是熱塑性淀粉制備過程中不可缺少的,但是它的加入對熱塑性淀粉力學(xué)性能的影響主要體現(xiàn)在增塑劑的含量上。研究者認(rèn)為溫度高使得塑化劑分子的活動(dòng)能力提 高,不利于淀粉和塑化劑分子之間氫鍵的穩(wěn)定,由于甲酰胺的分子比甘油小, 熱運(yùn)動(dòng)更顯著,結(jié)果熱塑性淀粉分子的運(yùn)動(dòng)能力下降。王佩璋等 [18]采用轉(zhuǎn)矩流變儀研究了山梨醇、甘油和乙二醇為增塑劑的熱塑性淀粉的流變性能。從研究結(jié)果可以看到,熱塑性淀粉呈假塑性流體;甘油含量從 36%增加到 40%,粘度下降 T20%;非牛頓指數(shù)隨甘油含量增加而降低。 甘油是淀粉增塑常用的增塑劑,因此以甘油為增塑劑的熱塑性淀粉的流變 性能研究較多。但是過高的含水量會使制品表面出現(xiàn)氣泡。水為增塑劑制備了熟塑性淀粉,可以通過擠出和注射成型。柳明珠等 [17]將天然玉米淀粉按不同配方與水、甘油、尿素在高速混合機(jī)中混合,然后置于密煉機(jī)中密煉一定時(shí)間 (轉(zhuǎn)速 50 r/ min,溫度 120~ 150℃ ), 再用雙輥筒煉塑機(jī)在 150℃ 開煉、壓片,冷卻后粉碎成顆粒。 熱塑性淀粉具有重新塑化的能力,可以進(jìn)行再加工。采用擠出機(jī)制備熱塑性淀粉,擠出溫度為 120℃ 、 130℃ 、 130℃ 、 110℃ (從喂料口到口模 )。 使用新的增塑劑也是熱塑性淀粉研究中的熱點(diǎn)之一。熊漢國等 [13]采用模壓成型的方法比較了水、甘油和乙二醇對淀粉的塑化性能。子九皋等 [12]研究了多元醇 (乙二醇、丙三醇、木糖醇和甘露醇 )對淀粉的增塑性能。 淀粉分子含有大量羥基,分子間及分子內(nèi)氫鍵作用很強(qiáng),從而導(dǎo)致其分解溫度低于熔融溫度,不具有熱塑性,較難通過傳統(tǒng)塑料機(jī)械來進(jìn)行熱塑性成型加工。另外,直鏈淀粉形成的單螺旋以及直鏈淀粉與支鏈淀粉區(qū)結(jié)晶結(jié)構(gòu)也增加了一些結(jié)晶度。 天然淀粉為部分結(jié)晶高分子,結(jié)晶度為 2045%。 淀粉的塑化機(jī)理及制備工藝 天然淀粉通常以 15~ 100um 的顆粒存在,淀粉顆粒中存在著結(jié)晶結(jié)構(gòu)。淀粉與可生物降解樹脂的共混受到重視。之后,科研單位和企業(yè)注意力轉(zhuǎn)移到光 / 生物雙降解淀粉塑料上,一哄而上的廠家又有不少。還給回收帶來了更大的麻煩。這些化學(xué)反應(yīng)可以通過自由基共聚、離子共聚、官能團(tuán)共混實(shí)現(xiàn)。淀粉分子鏈上含有多個(gè)羥基,在填充聚合之前預(yù)先使淀粉發(fā)生氧化、醚化、?;确磻?yīng)。因此,需要通過物理、化學(xué)的方法對淀粉進(jìn)行改性,提高淀粉和這些聚合物的相容性。 淀粉塑料就其降解性而言,可分為淀粉填充,不完全生物降解的崩解型塑料和以淀粉基可生物降解樹脂為主要原料的完全生物降解塑料,前者包括被國外所稱的第一、二代淀粉塑料,主要是將淀粉作為填充劑 (filter),直接添如到石油基樹脂中去。 淀粉基生物降解材料的研究現(xiàn)狀 淀粉與其他生物降解聚合物相比,具有來源廣泛、價(jià)格低廉、易生物降解的優(yōu)點(diǎn),因而在生物降解材料領(lǐng)域中具有重要的地位。通過 PHB 與 PHV 共聚 (Prmv)可以改善 PHB 結(jié)晶度高、較脆的弱點(diǎn),提高其機(jī)械性、耐熱性和耐水性。 3.羥基丁酸酯 (PHB)和聚 3羥戊酸酯 (PHV). PHB 是一種在自然界中廣泛存在的熱塑性聚酯,尤其常在細(xì)菌細(xì)胞間發(fā)現(xiàn)。 Econ 能夠?qū)訅涸趥鹘y(tǒng)低密度聚乙烯膜吹膜上.可以在 Ecoflex 圓膜上直接印刷,并且可以用焊接低密度聚乙烯的設(shè)備對 Ecoflex 進(jìn)行焊接。另外,加入己二酸、乙二醇等共聚組分,還可改善 PBS 的生物降解性 [4,5]。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 為了改進(jìn) PCL、 PLA 等的物理機(jī)械性能,可采用共聚方法進(jìn)行改性,如 PET、 PBT 等共聚可得到具有良力學(xué)性能的生物降解性聚合物; PCL、 PLA 作為柔性鏈段,可制備生物降解性 Pu 彈性體。 PLA 經(jīng)常和淀粉共混以增強(qiáng)其可降解性能并降低成本,但是這種共混 產(chǎn)物脆性 太大閉。日本島津公司在 1994 年建成了生產(chǎn)聚 乳酸的裝置,并且在各個(gè)領(lǐng)域開辟用途。據(jù)稱, 2020 年產(chǎn)量達(dá)50kt 左右,其成本已由原來的每噸 8000 美元下降到 20202500 美元。 絲、注塑和發(fā)泡等多種加工方法,可加工成薄膜、包裝袋、包裝盒、一次性快餐盒、飲料用瓶以及醫(yī)用材料使得其在服裝、包裝、 玩具和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。 PCL 的熔 體粘度很低,具有很好的熱塑性和加工性,其 斷裂伸長率和彈性模量介于 LDPE 與 HDPE 之間,可以適用擠出、注塑、拉絲吹膜等成型加工方法。生物分解性能良好,據(jù)報(bào)道,分子量為 30000 的制品在幾個(gè)月即完全降解。 (2)化學(xué)方法合成生物降解塑料 采用化學(xué)方法合成的生物降解高分子,可根據(jù)實(shí)際的需要對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整,因而其在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護(hù)方面有廣泛的應(yīng)用前景。纖維素?zé)o熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,不能按一般的塑料成型方法來加工。 (1)天然生物降解塑料 利用淀粉、纖維素、甲殼素、蛋白質(zhì)等可再生天然資源可制備生物降解高分子材料。按照降解機(jī)理,降解塑料可分為:光降解塑料、生物降解塑料和光一生物雙降解塑料。 鑒于此,越來越多的學(xué)者提倡開發(fā)和應(yīng)用可替代現(xiàn)有通用塑料的降解塑料。因此,解決這類 “白色污染 ”問題迫在眉睫。目前, 2020 年世界塑料原料產(chǎn)量己達(dá) 億噸。 測試結(jié)果 ...........................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 實(shí)驗(yàn)儀器 ................................................................................................................15 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法 .....................................................................................................15 熱塑性淀粉的制備 ..............................................................................................16 熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料的制備 ..................................................................16 性能測試與表征 ..............................................................................................16 力學(xué)性能 ..........................................................................................................16 耐油性能測試 ..................................................................................................16 SEM 測試 ..........................................................................................................16 XRD 測試 ..........................................................................................................16 3 結(jié)果與討論 ...............................................................................................................17 熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料的力學(xué)性能測試結(jié)果 ............................................17 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 IV 增塑劑對淀粉復(fù)合材料的影響 .........................................................................17 聚乳酸對復(fù)合材料的影響 ..................................................................................18 小結(jié) ......................................................................................................................19 混合時(shí)間的影響 .......................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本文的研究 目的 為熱塑性淀粉 基納米復(fù)合 材料 制備及其性能研究 , 為 制各綜合性能優(yōu)異的生物降解材料提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。但是,熱塑性淀粉的力學(xué)性能和耐 油 性能較差,限制其作為材料使用。太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 畢業(yè)論文 熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料的制備及其性能研究 摘要 : 淀粉是一種十分重要的天然高分子,具有來源廣泛、價(jià)格低廉和可生物降解等優(yōu)點(diǎn),是制備生物可降解材料的理想原料。通過添加分子的增塑劑,在熱和剪切的作用下可制備熱塑性淀粉材料。以水和甘油為增塑劑制備的 熱塑性淀粉 , 再與聚乳酸共混,對熱塑性淀粉進(jìn)行改性,并對其進(jìn)行力學(xué)性能測試及其表征。 熱塑性淀粉材料存在的問題 ..........................................................................15 本論文的研究目的及主要內(nèi)容 .............................................................................15 2 實(shí)驗(yàn)部分 ...................................................................................................................15 實(shí)驗(yàn)原料 ..................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料的制備溫度 ...............................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 結(jié)論 ...........................................................................................................................29 參考文獻(xiàn) .....................................................
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