生物復(fù)合材料的制備及性能的研究.pdf

1、目前，全世界塑料年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)2億噸，相應(yīng)的，塑料廢棄物逐漸增加，已引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。減少?gòu)U塑料污染的重要方法之一是使用在自然界和生物體內(nèi)外都可以自然降解、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的生物降解材料。在已開(kāi)發(fā)的生物降解材料中，聚乳酸(PLA)和淀粉由于來(lái)源于天然資源，具有可完全生物降解，對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，成為最有前途的可生物降解高分子材料。聚乳酸作為新型完全生物降解脂肪族聚酯，具有良好的生物相容性、力學(xué)性能和耐水性，但生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)塑料，

2、限制了它的應(yīng)用。淀粉作為天然高分子具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、可完全生物降解、再生周期短等優(yōu)點(diǎn)，是重要的生物降解材料之一。但是淀粉是多羥基聚合物，能夠形成大量的分子內(nèi)、分子問(wèn)氫鍵，使其本身不具備熱塑性，難以成型加工，同時(shí)純淀粉塑料由于其強(qiáng)親水性使其對(duì)濕度敏感，耐水性差。采用廉價(jià)的淀粉和性能優(yōu)良的聚乳酸復(fù)合體系成為解決性能與成本之間矛盾的有效辦法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也在這方面做了一些研究。目前聚乳酸與淀粉共混體系中最主要的問(wèn)題是疏水性的聚乳酸與親水性

3、的淀粉之間的界面結(jié)合力太弱，即兩者相容性較差。熱塑性淀粉(TPS)是采用天然淀粉、高直鏈淀粉或直鏈淀粉在不添加聚合物，在高溫、高壓和高濕條件下添加有效的增塑劑進(jìn)行擠塑或注塑得到的全生物降解新材料。
　　 本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，提出并制備了一種由可降解無(wú)毒聚乙二醇400(PEG400)改性的聚乳酸/熱塑性淀粉復(fù)合材料，該材料是先經(jīng)造粒后經(jīng)注塑加工而成的復(fù)合材料。研究了PEG400加入量的不同對(duì)PLA/TPS復(fù)合材料加工

4、流變性能、力學(xué)性能的影響，并且采用差示掃描量熱(DSC)儀和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析以及研究了加工工藝條件對(duì)復(fù)合材料的影響。結(jié)果表明所制備的PEG400改性的復(fù)合材料在一定程度上改善了聚乳酸和熱塑性淀粉之間的相容性，提高了復(fù)合材料的塑性。當(dāng)PEG400的加入量達(dá)到3％時(shí)，其力學(xué)性能達(dá)到最佳。另外從加工工藝條件對(duì)復(fù)合材料的影響可以得出冷卻時(shí)間為60s，注射壓力為10MPa，注射速度為80mm/s時(shí)，復(fù)合材料體系

5、的力學(xué)性能達(dá)到最佳。材料有望用于可降解餐具、性能要求不太高的可降解塑料包裝等領(lǐng)域。為了進(jìn)一步對(duì)比研究，分析比較了不同改性劑對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。
　　 另外通過(guò)對(duì)土埋法和堆肥法降解5個(gè)月的復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能及重量損失測(cè)定，可以得出在改性前，樣條的降解性能隨著熱塑性淀粉含量的增加而變得更好；經(jīng)過(guò)PEG400改性后，樣條的降解率隨著PEG400含量的增加而增加，說(shuō)明PEG400在一定程度上促進(jìn)了復(fù)合材料的降解。把本次采用的堆肥