生物可降解淀粉/蒙脱土复合材料的制备与结晶研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fang19902009
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淀粉材料是一种典型的可生物降解环境友好型材料,其含量丰富,被认为是最有发展潜力的可生物降解聚合物之一。淀粉产自土豆、玉米等农作物,不仅能够在土壤或水中完全生物降解而且造价比石油基塑料制品便宜。然而相比于石油基塑料制品,淀粉材料也具有一些缺点,例如机械性能较差、材料较脆,耐湿性能较差,这在很大程度上阻碍了淀粉制品在包装材料上的广泛应用。我国作为农业大国,农作物产量丰富,对膜材料、包装材料需求量极大。因此为了减少对环境的污染,淀粉材料的改性研究迫在眉睫。本文通过对淀粉材料进行增塑改性,并加入蒙脱土作为填料制备复合材料,以改善材料的结晶性能,提高材料的力学性能。改善蒙脱土与大多数有机聚合物的相容性有两个重要因素,一是提高材料的疏水性,另一个是增加蒙脱土硅酸盐层之间的间距。本文采用一种环境友好型材料修饰蒙脱土,以提高蒙脱土材料的疏水性能,增加蒙脱土的片层间距。主要研究内容为以下三个方面:(1)纳米蒙脱土片层中进行原位插层聚合形成低分子量聚乳酸,对改性前后的蒙脱土结构和性能进行表征。修饰后的蒙脱土中含有特征基团,酯羰基,表明低分子量聚乳酸成功修饰蒙脱土。改性后的蒙脱土材料经表征,样品性能优异。相比原始蒙脱土样品,改性后蒙脱土片层间距明显扩大,纳米蒙脱土粒子的团聚问题得到一定程度的改善,其他性能也有所提高。(2)以甘油和水为增塑剂,采用改性前后的纳米蒙脱土为填料,制备热塑性淀粉复合材料。结果显示,所有复合材料均为非晶材料,改性前后的蒙脱土均能够降低热塑性淀粉的结晶性,增强复合材料力学性能与其他性能。但改性后的蒙脱土能够较大程度地改善基体的结晶性能,且蒙脱土的特征衍射峰峰强减弱现象明显。当改性后蒙脱土添加量为4 wt%时,样品的力学性能与其他性能更加突出。(3)在传统增塑剂甘油与水中加入适量乳酸作为复合增塑剂,增塑热塑性淀粉复合材料。研究表明加入2 wt%的乳酸时,样品的各项性能比较优异。以此样品为复合材料基体,改性后的蒙脱土为填料,制备热塑性淀粉复合材料,复合材料的性能较突出。当改性后蒙脱土添加量为3 wt%时,样品的力学性能与其他性能更加突出。
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