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白色污染和石油资源的快速消耗成为影响人类社会可持续发展的重大问题,引起了全球的高度重视,大力发展以可再生资源为原料的生物降解高分子材料成为普遍共识。然而,时至今日,与传统石油基高分子材料相比,多数生物降解高分子材料在性能上仍存在不足,成本也还偏高,严重制约了其广泛应用。在这一研究背景下,本论文将多种可生物降解的高分子材料进行共混,制备出高韧性的全生物降解复合材料,具体研究内容与结论如下: 1.高抗冲全生物降解聚(3-羟基丁酸酯)/聚碳酸亚丙酯/碳酸丙烯酯共混物的制备与性能研究。为提高聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)的抗冲击性能,将聚碳酸亚丙酯(PPC)和碳酸丙烯酯(PC)与PHB进行熔融共混。结果表明,PC的含量越高,PPC的塑化程度越高,塑化PPC的模量也就越小,其在基体中的分散形貌也越规整、粒子尺寸也越小。分散相的模量低和粒子尺寸小是PHB的抗冲击性能提高的两个根本原因。当塑化PPC中增塑剂的质量分数达到25 wt%时,共混物的冲击强度可达34.9±3.4kJ/m2,几乎是纯聚(3-羟基丁酸酯)冲击强度(3.7±0.3 kJ/m2)的十倍。 2.高抗冲低成本全生物降解聚乳酸/聚醚酰胺/热塑性淀粉醋酸酯共混物的制备与性能研究。将玉米淀粉酯化改性后,再将其塑化产物热塑性淀粉醋酸酯与聚乳酸、聚醚酰胺共混。力学测试结果显示,聚乳酸/聚醚酰胺/热塑性淀粉醋酸酯共混物的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率都随着酯化度的增加而先升后降,在酯化度为0.04时达到最高值。透射电子显微镜照片显示,共混物中形成了以聚醚酰胺为外壳、热塑性淀粉醋酸酯为内核的核壳结构分散相粒子,并且当酯化度为0.04时,核壳粒子的尺寸最小最均一。研究结果还发现,在保证材料的抗冲击性能比较接近的前提下,使用廉价的淀粉或淀粉醋酸酯可以显著减少昂贵的聚醚酰胺弹性体的使用量,进而有效地降低了这一全生物降解高分子复合材料的成本。 3.高抗冲全生物降解聚乳酸/聚醚酰胺/热塑性交联淀粉共混物的制备与性能研究。对玉米淀粉进行交联改性,再将交联淀粉塑化,随后,制备了高韧性的聚乳酸/聚醚酰胺/热塑性交联淀粉三元共混物。共混物的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率都随着交联剂投入量的增加而先升后降,当交联剂的用量为淀粉干重的0.5 wt%时达到最大值。电子显微镜照片显示,分散相的形貌同样受到交联剂用量的影响,当交联剂用量为0.5 wt%时,分散相粒子的尺寸最小。 4.全生物降解聚乳酸/聚醚酰胺/热塑性双重改性淀粉共混物的制备与性能研究。对玉米淀粉进行先交联再酯化或先酯化再交联的双重改性,并将双重改性产物塑化。在各组分比例相同的情况下,聚乳酸/聚醚酰胺/热塑性双重改性淀粉共混物的冲击强度没能超越聚乳酸/聚醚酰胺/热塑性淀粉醋酸酯共混物的冲击强度。 5.高韧性全生物降解聚乳酸/聚碳酸亚丙酯共混物的制备与性能研究。通过加入催化剂钛酸四丁酯,提高聚乳酸与聚碳酸亚丙酯之间的酯交换反应进行程度,从而提高了二者的相容性,共混物的韧性也随之提高。催化剂钛酸四丁酯的加入量、聚乳酸/聚碳酸亚丙酯二者的比例对共混物的韧性都有重要影响。