【正文】 淀粉 /甘油 /聚乳酸 原油量 kg 吸油后質(zhì)量 kg 吸油量 kg 吸油率（％） 25:10:10 25::10 25:15:10 0 . 00 . 51 . 01 . 52 . 02 . 53 . 03 . 54 . 04 . 55 . 05 . 56 . 025:10:1025::1025:15:10吸油率/%太原。吸油率 (%)＝ [(W1－ W0)/W0]100%。 從以上四個(gè)圖可以得出，衍射峰大小對(duì)比，淀粉 /水 /聚乳酸的比例為 30:10:25淀粉 /水 /聚乳酸的比例為 25:15:10淀粉 /甘油 /聚乳酸的比例為 30:10:25淀粉／甘油／聚乳酸的比例為 25:15:10， 衍射峰越 高 ，結(jié)晶度越大，所以得到結(jié)晶度大小 為 淀粉 /水 /聚乳酸的比例為 30:10:25淀粉 /水 /聚乳酸的比例為 25:15:10淀粉 /甘油 /聚乳酸的比例為 30:10:25淀粉／甘油／聚乳酸的比例為 25:15:10，而 從 力學(xué)性能看，正好符合這個(gè)規(guī)律，所以得到，結(jié)晶度越高，力學(xué)性能越好。 圖 淀粉，水，聚乳酸的比例為 30:10:25 復(fù)合材料 的 XRD 譜圖 Figure , water, polylactic acid, the ratio of 30:10:25 when the XRD results 圖 為 淀粉，水，聚乳酸的比例為 30:10:25 復(fù)合材料的 XRD 譜圖 ，在混合物中改變聚乳酸的量力學(xué)性能的最佳配比， 其結(jié)晶衍射峰出峰角為 176。 圖 淀粉 /甘油 /聚乳酸的比例為 30:10:25 復(fù)合材料的 XRD 譜圖 Figure , glycerol, polylactic acid, the ratio of 30:10:25 when the XRD results 圖 為 淀粉 /甘油 /聚乳酸的比例為 30:10:25 復(fù)合材料的 XRD 譜圖 ，在 復(fù)合材料10 20 30 40 50 60 70 800100200300400峰強(qiáng)2 ? (o)10 20 30 40 50 60 70 800100200300400峰強(qiáng)2 ? （o）太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 24 中甘油作增塑劑， 改變聚乳酸的量力學(xué)性能的最佳配比， 其結(jié)晶衍射峰出峰角為 176。 10 20 30 40 50 60 70 80050100150200250300350400峰強(qiáng)2 ? （o）太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 圖 淀粉 /水 /聚乳酸的比例為 25:15:10 復(fù)合材料 的 XRD 譜圖 Figure is the proportion of starch, water, polylactic acid is 25:15:10 when the XRD results 圖 為淀粉 /水 /聚乳酸的比例為 25:15:10 復(fù)合材料的 XRD 譜圖 ， 其為改變?cè)鏊軇┝恐辛W(xué)性能最好的一組，其結(jié)晶衍射峰出峰角為 176。 圖 淀粉 /甘油 /聚乳酸的比例為 25:15:10 復(fù)合材料的 XRD 譜圖 Figure , glycerol, poly lactic acid ratio of 25:15:10 when the XRD results 圖 為淀粉 /甘油 /聚乳酸的比例為 25:15:10 的 XRD 譜圖 ， 其為改變水的量中力學(xué)性能最好的一組，其結(jié)晶衍射峰出峰角為 176。 XRD 測(cè)試結(jié)果 將熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料四組中每組力學(xué)性能最好的試樣進(jìn) 行XRD 測(cè)試，觀測(cè)衍射峰的大小，觀測(cè)角度從 10 度到 80 度。水對(duì)太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 淀粉的塑化也不是十分完全，也看得到淀粉粒子。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 復(fù)合材料制備的溫度 在制作好熱塑性淀粉之后，我們就在轉(zhuǎn)矩流變儀中繼續(xù)制備，需要把溫度提高到 170℃ ，原因在于聚乳酸的熔融溫度最低位 170℃ ，試驗(yàn)中曾經(jīng)嘗試了比這個(gè)溫度更高的溫度，不是出現(xiàn)燒糊現(xiàn)象，就是制作后的復(fù)合材料不好，這是因?yàn)榈矸鄄荒艹惺芎芨叩臏囟?。天然淀粉以淀粉粒的形式存在，具有很高的結(jié)晶度。 密封溶脹時(shí)間的影響 在制備熱塑性淀粉的工藝中，通常是將增塑劑和加工助劑與淀粉混合均勻后 ，放置一定時(shí)間，待增塑劑充分溶脹淀粉后采用傳統(tǒng)的塑料加工設(shè)備在熱和剪切的作用下實(shí)現(xiàn)淀粉的塑化。從上述表中也可以看到水對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的提高比甘油好，也就可以得出水的增塑 效果 比甘油 好 。 表 聚乳酸力學(xué)性能測(cè)試 數(shù)據(jù) Table mechanical properties of polylactic acid test results 在聚乳酸的力學(xué)性能測(cè)試中可以得到，聚乳酸是一種力學(xué)性能十分好的材料，試驗(yàn)中可以看出加入聚乳酸的量增加，熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料的力學(xué)性能有了明顯的提高。 在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水和甘油分別作增塑劑，當(dāng)質(zhì)量為 5g 時(shí)，制作的的熱塑性淀粉無(wú)法使復(fù)合材料成膜，由此我們可以知道必需要 一定量的增塑劑才能對(duì)淀粉起到熱塑性作用。 表 改變?cè)鏊軇└视偷挠昧恐苽鋸?fù)合材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù) Table as plasticizer in posite material mechanical property changes 表 改變?cè)鏊軇┧挠昧恐苽鋸?fù)合材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù) Table as plasticizers in posite material mechanical property changes 通過(guò)表 中我們可以看出隨著增塑劑 用量 的增加，材料拉升強(qiáng)度逐漸增加，而斷裂伸長(zhǎng)率逐漸下降，表 的規(guī)律與圖 一致。 XRD 采用 Philip X pert PRO MPD 型 x 射線衍射儀對(duì)試樣樣進(jìn)行測(cè)試，使用 cu 靶，Ni 濾波片，掃描范圍 10～ 80，掃描速度 0． 1 度／ s，管電壓 50KV，管電流 35mA。吸油率 (%)＝ [(W1－ W0)/W0]100%。 性能測(cè)試與表征 力學(xué)性能 制備的片材密封放置 1 天，按照 GBFFl040． 92 在美國(guó) Instron4302 型萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上測(cè)試，試樣裁成啞鈴形，拉伸速率 50mm／ min。 熱塑性淀粉基納米復(fù)合材料的制備 把聚乳酸和之前制好的熱塑性淀粉在 170℃ 下混合，時(shí)間為 10 到 12 分鐘。待增塑劑充分溶脹淀粉后，采用德國(guó) Brabender 轉(zhuǎn)矩流變儀密煉制備熱塑性太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 淀粉，設(shè)定加工溫度 為 120℃ ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 30r／ min，加工時(shí)間 3min。將淀粉 25g、甘油10g、 、 15g，淀粉 30g 與甘油 10g 四 份。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 2 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)原料 玉米淀粉，食用級(jí)，含水量 ％，西安下店玉米開發(fā)實(shí)業(yè)有限公司；乙二醇，分析純，成都方舟化學(xué)試劑廠；甘油，分析純，成都科龍化工試劑廠；去離子水，實(shí)驗(yàn)室自行制備；聚乳酸，北京燕山石化。 本文選用不同的增塑 劑和不同種類的淀粉制備了熟塑性淀粉材料 (TPS)，著重從淀粉塑化前后淀粉形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化研究塑化機(jī)理。 2 、 對(duì)淀粉的塑化機(jī)理的研究已經(jīng)有大量的文獻(xiàn)報(bào)道，主要集中在水、多元醇對(duì)淀粉的塑化能力的研究，結(jié)果表明增塑劑對(duì)淀粉的塑化能力與其向淀粉顆粒的滲透能力成正比。 把混合好的料拿到平板硫化機(jī)里制模，溫度為 170℃ 下，時(shí)間為 5 分鐘。 在轉(zhuǎn)矩流變儀溫度 120℃ 下混合三分鐘。 熱塑性淀粉基材料的制備及其塑化機(jī)理研究 用玉米淀粉加水或者甘油在高速混合機(jī)里混 3 分鐘。本文通過(guò)加入一定量的增塑劑，對(duì)其加工性能進(jìn)行改善，以期待探索出材料性能最佳的體系。通過(guò)與可生物降解聚合物共混 , 可以改善 TPS 的性能。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 淀粉分子內(nèi)和分子間的氫鍵作用力較強(qiáng)，使其熔融溫度高于分解溫度，不具備熱塑性加工的性能。 淀粉是地 球上取之不盡、用之不竭的可再生資源，而且具有多種結(jié)構(gòu)和功能基，易于化學(xué)和物理修飾，同時(shí)具有生物降解、生物相容及安全性等優(yōu)點(diǎn)。由此可以看出，改進(jìn)配方和工藝提高材料性能、降低成本是熱塑性淀粉塑料發(fā)展的趨勢(shì)。更為致命的是，和同類應(yīng)用的現(xiàn)行塑料相比，其使用性能主要缺點(diǎn)之一是凡含淀粉的降解塑料耐水性都不好，濕強(qiáng)度差，一遇水則力學(xué)性能大降，而耐水性恰恰是現(xiàn)行塑料在使用過(guò)程中表現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，這是淀粉基生物降解塑料急需解決的問(wèn)題； (2)現(xiàn)行市場(chǎng)上較為成功的熱塑性淀粉基塑料大都是與其它可降解的聚合物共混得 到的，比如 Novamont 公司的 “MatcrBi”系列產(chǎn)品就是熱塑性淀粉和 PVA、 PCL 等的共混物 [25]。 對(duì)于制備完 全生物降解的熱塑性淀粉材料來(lái)講，使用天然高分子作為其增強(qiáng)材料是最為理想的。但是，接觸角測(cè)試表明， PCL 的加入提高了 TPS 的耐水性，甚至 PcL 含量較低時(shí) (10％ )，材料都有很低的親水性。 LUC AVEROU 等以甘油和水為增塑劑擠出制粒料，然后注射試樣。 Richard 等人用甘油含量 35％的淀粉 (A)與 10％聚乙二醇增塑的聚乳酸 (B)共擠出制備 BAB 型薄膜，其中 A 占 ％。由于淀粉和聚乙烯醇都是親水性高分子，所以共混物的耐水性較差。所以目前的研究多是將淀粉塑化后與可生物降解的聚合物復(fù)合，如聚乙烯醇 (PVA)、聚乳酸 (PLA)和聚己內(nèi)酯 (PLC)等 [23]。因此有必要對(duì)熱塑性淀粉的性能進(jìn)一步地改善。于九皋 [22]的研究表明相對(duì)濕度從 0％增加到 50％時(shí)， TPS 的拉伸強(qiáng)度從 降低到 。在初期兩種熱塑性淀粉的吸水量不同是由于加工過(guò)程中失水不同造成的。在濕環(huán)境下 (相對(duì)濕度 100％ )， GPTPS 的含水量從起 初的 ％增加到 ％， UFPTPS 從 ％增加到 ％；在干燥狀態(tài)下 (相對(duì)濕度 0％ )， GPTPS 和 UFPTPS 的平衡含水量分別為％、 ％。一般對(duì)熱塑性淀粉材料耐水性的評(píng)價(jià)主要通過(guò)測(cè)試樣品的吸水率、表面接觸角和干濕強(qiáng)度比值 [21]。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(zhǎng)率達(dá)到 和 ％ 。 X 射線衍射表明，甲酰胺還能有效的抑止淀粉的回生，因?yàn)榈矸酆图柞０泛偷矸壑g形成的氫鍵更穩(wěn)定。 GPTPS 的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為5． 5MPa 和 85％， FTPS 的為 和 106％。李新法等 [20]的研究表明，相同增塑劑用量時(shí)， 3 種增塑劑對(duì) TPS 塑料的沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的改善程度依次為：乙二酵 丙三醇 丙二醇， 而對(duì)拉伸強(qiáng)度和彈性模量的影響正好相反。 B 型結(jié)晶的形 成對(duì) 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(zhǎng)率則由105％減少到 55％； B 型結(jié)晶含量超過(guò) 30％時(shí)， TPS 的斷裂伸長(zhǎng)率較原淀粉嚴(yán)重降低并形成裂紋。熱塑性淀粉以水和甘油作為增塑劑，擠出制備。含 25％增塑劑的蠟質(zhì)玉米的拉伸強(qiáng)度接近 10MPa，斷裂伸長(zhǎng)率 110％，綜合考慮是選用淀粉中最好的。所以，淀粉中直鏈淀粉含 量越高，淀粉產(chǎn)品越柔軟。淀粉中直鏈淀粉含量的增加會(huì)降低淀粉的 rgRobbert 使用 DMTA 測(cè)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(guò)外推得到四種淀粉的 T。Robbert 以甘油作為增塑劑研究了蠟質(zhì)玉米淀粉、小麥、馬鈴薯和豌豆淀粉的力學(xué)性能。因此增塑的用量要控制在合理的范圍內(nèi)。 J． J． G Van Soestl 認(rèn)為淀粉材料的拉伸強(qiáng)度與分子間的作用力有關(guān)，而斷裂伸長(zhǎng)率取決于淀粉分子鏈纏結(jié)的多少。水分超過(guò)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。 J． J． G Van Socstt531 也以水為增塑劑對(duì) TPS 的力學(xué)性能進(jìn)行了