论文部分内容阅读
聚乙烯醇(PVA)是一种多羟基结构的高分子材料,分子间与分子内存在较大的氢键作用,结晶度高,熔融温度与加工温度相近难以直接热塑加工成型。PVA也是一种可生物降解的高分子化合物,工业制造简单,生产价格低廉,其薄膜制品因具有良好的性能等可被广泛应用于工农业领域。为改善PVA材料加工性能,本文以聚乙烯醇为基体材料,引入合适增塑体系,降低PVA分子间和分子内氢键作用,通过吹塑成型法制备PVA薄膜。通过熔融指数性能测试,差示热量扫描法(DSC),同步热分析仪(TGA),流变性能测试,扫描电子显微镜测试,拉伸性能测试生物降解性测试等考察了复合薄膜性能。(1)使用甘油/DMSO作为PVA复配增塑剂,使得PVA的熔体流动性能提高,当加入25/15份的甘油/DMSO之后,熔体流动速率为2.03 g·10min-1,PVA的熔融温度随着复配增塑剂的加入而降低,结晶性能下降,当复配增塑剂甘油/DMSO的份数比例为25/15份时,PVA的熔融温度降低至161.3℃,结晶度降低至5.1%。随着复配增塑剂含量的提高PVA热稳定也有所改善,甘油/DMSO的复配份数为25/15份时,PVA的起始热分解温度提高至276℃。(2)使用PCL、PBS、PLA三种生物可降解聚酯与PCL熔融混合,制备了PVA/PCL、PVA/PBS、PVA/PLA三种复合材料。聚酯与PVA具有一定相容性,能够改善PVA的熔融吹塑性。随着聚酯含量的增加,PVA/PCL复合材料的熔体流动性提高,20phr的PCL时,MFR值最大为1.18 g·10min-1,PVA/PBS、PVA/PLA复合材料的熔体流动性随着聚酯含量的增加而降低;PVA/PCL复合材料的熔融温度、结晶度随着PCL含量的增加而降低,20 phr PCL含量时分别为162.7℃、5.5%,而PBS、PLA与PVA的共混材料熔融温度、结晶度提高随着聚酯含量的增加而提高,使得两种复合材料的熔融加工性降低。PVA/PCL吹塑时薄膜吹胀比高,薄膜气密性较好,而PVA/PBS、PVA/PLA吹塑时熔体难以溶胀开来,柔软性较差,难于吹塑。因此20 phr PCL时PVA/PCL复合材料的性能更好,材料可加工性更高。使用二甲基亚砜(DMSO)进一步改善PVA/PCL复合材料的加工性能。随着DMSO含量的增加,复合材料熔体流动性呈现先升高后降低的趋势,当20%DMSO含量时,复合材料MFR值达到最大为5.2 g·10min-1;复合薄膜随着DMSO含量的增加强度变化较小,断裂伸长率提高,10%DMSO含量时断裂伸长率达到最高值876.8%;复合薄膜热稳定性随着DMSO含量的增加而提高,15%时PVA起始热分解温度为304.9℃;薄膜耐水性先提高后降低,10%DMSO含量时最大水接触角为74.5°,耐水性提高。总体而言,DMSO含量为10%时综合性能最优。(3)使用三种直链淀粉(玉米淀粉、可溶性淀粉、醋酸酯淀粉)制备了PVA/淀粉复合材料。综合对比可知,PVA/醋酸酯淀粉的熔体流动性较好,15 phr醋酸酯淀粉含量时,MFR值最大可达为2.1 g·10min-1;随着淀粉的加入使得PVA熔融温度总体呈现降低的趋势,含15 phr醋酸酯淀粉的复合材料中PVA熔融温度最低为160.1℃,结晶值为9.2%,复合材料的热稳定性得到改善,PVA得起始热分解温度可提高至288.9℃。力学性能研究表明,PVA/淀粉复合薄膜材料断裂伸长率降低,机械强度有所提高,但随着淀粉含量的增加机械强度以及断裂伸长率也呈现降低的趋势,PVA/醋酸酯淀粉最高抗拉强度可为为58.2 Mpa,断裂伸长率为260.8%;淀粉的加入使复合薄膜的耐水性提高。