一种新型界面结构对生物质/聚己内酯复合材料性能影响的研究

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本论文在密炼机中,采用熔融共混的方式制备了一系列可生物降解的生物质/聚己内酯(PCL)复合材料。首先通过改变生物质的种类,探究常用的聚氨酯预聚体(PUP)这种相容剂对大豆分离蛋白(SPI)/PCL复合材料的结构与性能的影响。然后,探索对苯二甲酰氯基预聚体(PCP)的合成条件,进而探究此种预聚体是否可促进新型界面微层结构的形成,以及所形成的新型界面微层结构对淀粉/PCL复合材料的结构与性能的影响。最后,探究不同的酰氯基预聚体对淀粉/PCL复合材料的结构与性能的影响。本文主要由以下三个部分构成:  (1)研究聚氨酯预聚体(PUP)对大豆分离蛋白(SPI)/PCL复合材料结构与性能的影响。测试结果表明,PUP增容后的SPI/PCL复合材料中SPI与PCL之间仍可形成新型界面微层结构。聚氨酯层内部的异氰酸酯基团可与SPI末端的羟基及氨基等基团通过化学键作用力相结合,并且PUP与PCL基质之间存在PCL-PCL物理交联作用,从而使得PUP增容后的SPI/PCL复合材料中大豆分离蛋白及PCL基质之间的界面粘附力增强,即相容性提高。因此,相对未添加相容剂的SPI/PCL复合材料,PUP增容后的SPI/PCL复合材料的机械性能及耐水性能等均明显提高。  (2)研究对苯二甲酰氯基预聚体(PCP)增容的淀粉/PCL复合材料的结构与性能。根据测试结果可知,PCP增容的淀粉/PCL复合材料中淀粉及PCL基质界面处形成了一种界面微层结构。相容剂PCP的末端的酰氯基团可与淀粉末端的羟基通过酯键作用力结合,并且相容剂PCP与PCL之间存在PCL-PCL物理结晶作用,从而使得PCP增容的淀粉/PCL复合材料中淀粉及PCL基质之间界面粘附力增强。因此,相容剂PCP可有效的增强淀粉及PCL的相容性,与未添加相容剂PCP的淀粉/PCL复合材料相比,PCP增容的淀粉/PCL复合材料的机械性能,耐水性能及热性能均更加优异。  (3)研究不同种类的酰氯基预聚体对淀粉/PCL复合材料结构与性能的影响。所得三种复合材料的力学性能等结果均表明,与复合材料S50P50相比,加入不同种类的酰氯基预聚体后的复合材料PMS50P50、AMS50P50及FMS50P50中淀粉及PCL之间的相互作用力均有所提高,即相容性均提高。但是芳香族酰氯基预聚体较饱和及不饱和脂肪族酰氯基预聚体而言,其酰氯段与PCL链段之间的微相分离能力弱,使得其增容的复合材料PMS50P50中淀粉及PCL基质之间的相互作用力较强。
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