论文部分内容阅读
石油原料合成的高分子材料现在正面临石油资源短缺和其产生的废弃物污染两大难题。解决这两个大难题的最有效办法是寻找来源广的天然可降解高分子材料，对它进行物理或化学等改性后，来满足人们对高分子塑料的使用要求。魔芋葡甘聚糖(KGM)是一种资源丰富且可降解的天然多糖高分子，产于我国中西部地区，因此本文围绕着开发满足人们使用要求的魔芋葡甘聚糖的新材料为目标，以魔芋葡甘聚糖(KGM)为原料，通过接枝改性制得热塑性魔芋葡甘聚糖(TDKGM)，然后与可降解的聚己内酯(PCL)及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)熔融共混，制备了可降解的TDKGM/PCL及TDKGM/PBS复合树脂，并对其研究了微观结构与力学、热学性能。具体结果如下：(1)以魔芋葡甘聚糖(KGM)为原料，进行脱乙酰基改性，然后以丙烯酸甲酯为接枝单体，通过接枝共聚改性合成了不溶于水的热塑性魔芋葡甘聚糖(TDKGM)。红外光谱分析表明，KGM的1631cm-1、3386cm-1处的特征吸收峰在TDKGM上消失；在1437cm-1处分别产生了-CH2-中的C-H弯曲振动吸收峰，丙烯酸甲酯成功接枝于魔芋葡甘聚糖。合成的TDKGM呈无定形态，其热分解温度增加约140℃，达到396℃左右；DSC曲线和DMA显示，TDKGM在14℃左右产生了玻璃化转变现象，表明TDKGM具有较好的热塑性能。(2)TDKGM与PCL熔融共混制得TDKGM/PCL复合树脂，研究了其微观结构与力学、热学性能。结果表明：TDKGM/PCL复合树脂的有较高的动态储能模量，但对玻璃化转变温度影响不大。与纯TDKGM相比，PCL50复合材料的热变形温度、初始分解温度及软化点分别提高了38.6℃、20℃及16.6℃。力学测试表明随着PCL含量增加，拉伸强度和断裂伸长率不断升高。当PCL含量达到50%时候，PCL50复合树脂的断裂伸长率高达580.61%，而拉伸强度为9.49MPa。(3)TDKGM与PBS熔融共混制得TDKGM/PBS复合树脂，研究了其微观结构与力学、热学性能。结果表明：TDKGM/PBS共混体系是具有相分离的，在PBS40的扫描电镜可以看出有明显的相分离界面，且断裂伸长率仅为125.58%。当PBS含量为50%时，相分离较弱，PBS50的拉伸强度为18.15MPa，断裂伸长率为232.15%。TDKGM/PBS复合树脂随着PBS含量的增加，复合树脂的软化点温度、热变形温度、熔体流动速率逐渐升高。当PBS含量达到50%时，PBS50复合树脂的熔体流动速率为12.8g/10min，软化点温度为96.3℃，热变形温度达到86.8℃。DMA分析表明，PBS的加入使得复合树脂的动态储能模量大幅度降低，玻璃化转变温度略有减少。DSC表明TDKGM/PBS复合树脂的结晶温度较PBS有一定的提高，但对熔点的影响不大。TG测试表明，随着PBS含量的提高，复合树脂的TG曲线向高温方向移动，说明复合树脂具有较好的热稳定性。(4)TDKGM/PCL复合树脂和TDKGM/PBS复合树脂具有良好的力学性能和流动性，将TDKGM/PCL和TDKGM/PBS复合树脂进行吹塑加工，制备了具有良好的力学性能的、可降解的TDKGM/PCL和TDKGM/PBS新型薄膜和板材，可以在一些领域替代不可降解塑料，对于解决环境污染等问题以及魔芋葡甘聚糖资源利用和新材料开发均具有重要意义。