聚乙烯醇基生物可降解復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、生物可降解材料具有優(yōu)良的生物相容性及環(huán)境友好性，廣泛應(yīng)用于包裝、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。近年來由于生物可降解塑料存在耐水性及力學(xué)性能差的問題，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。聚乙烯醇具有優(yōu)異的生物降解性，是一種含有大量羥基的聚合物，分子內(nèi)存在大量氫鍵，結(jié)晶度高，難以熱塑成型。吸水率的大小主要取決于水解度和分子量的大小，以其為原料制備的生物可降解材料不僅親水性較強(qiáng)，而且力學(xué)性能較差，因此提高力學(xué)性能，改善其耐水性成為急待解決的主要問題。
　　本論文

2、制備的生物可降解材料，主要通過改性或復(fù)配的方法來克服目前薄膜耐水性差的缺點(diǎn)，研究以雙醛淀粉(DAS)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、殼聚糖(CS)、坡縷石粘土(PGS)（凹凸棒土）為原料，通過它們之間的相互復(fù)配，制備了雙醛淀粉/聚乙烯醇、聚乙烯醇/羧甲基纖維素鈉/坡縷石和聚乙烯醇/殼聚糖/坡縷石三種生物可降解復(fù)合材料。通過傅立葉紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、熱重分析（TG），力學(xué)性能、

3、耐水性能、及降解性能測(cè)試等分析測(cè)試手段對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試。具體研究結(jié)果如下：
　?。?）通過高碘酸鈉的作用將玉米淀粉進(jìn)行氧化改性，采用流延法制備了雙醛淀粉/聚乙烯醇(DAS/PVA)完全生物降解塑料。經(jīng)添加黃麻纖維后，由于其表面具有較多的羥基，能夠提高DAS與PVA的共混相容性，在提高力學(xué)性能的同時(shí)，也提高了復(fù)合材料的耐水性。當(dāng)PVA含量為DAS的8％(w/w)、增塑劑為30%(w/w)、纖維為6%(w/w)時(shí)，復(fù)

4、合薄膜的各項(xiàng)力學(xué)性能達(dá)到最佳水平，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)28.7MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為31.4%。在相對(duì)濕度(RH)為68%的條件下吸水率為16.8%，土壤掩埋30天后塑料薄膜降解率約為90%。
　?。?）采用溶液流延法制備了聚乙烯醇/羧甲基纖維素鈉/坡縷石(PVA/CMC/PGS)復(fù)合材料，考察了羧甲基纖維素鈉與聚乙烯醇的質(zhì)量比、坡縷石含量、增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶液pH值等因素對(duì)復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明：共混膜組分之間相容性良好，綜合力

5、學(xué)性能比單一組分有所提高。當(dāng)添加PGS后可以使膜的力學(xué)性能及耐水性能顯著提高；PGS添加量為3%，交聯(lián)劑添加量為6%（wt%），體系的pH約為5，復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度可達(dá)9.9MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為320.9%，在RH=68%的條件下，吸水率為10.5%。通過熱力學(xué)、X-射線衍射、掃描電鏡分析，說明了PVA/CMC/PGS復(fù)合材料的各項(xiàng)性能均優(yōu)于PVA/CMC復(fù)合材料，主要原因在于一維納米纖維PGS與基體結(jié)合緊密，較好的對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了填充，

6、在基體中可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分散。
　?。?）以聚乙烯醇、殼聚糖、坡縷石為原料通過共混法制備了聚乙烯醇/殼聚糖/坡縷石復(fù)合膜材料。當(dāng)體系中聚乙烯醇與殼聚糖的配比為9:1，坡縷石加入量為PVA與CS干重的3%，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%，醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，復(fù)合膜的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到26.4MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為335.3%。通過X-射線衍射和掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)分析表明：PVA與CS具有較好相容性，沒有明顯的相分離，而坡縷石的加入則