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。減少廢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、不會對環(huán)境造成污染的生物降解材料。在已開發(fā)的生物降解材料中，聚乳酸(PLA)和淀粉由于來源于天然資源，具有可完全生物降解，對環(huán)境無污染等優(yōu)點，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源廣泛、價格低廉、可完全生物降解、再生周期短等優(yōu)點，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)、分子問氫鍵，使其本身不具備熱塑性，難以成型加工，同時純淀粉塑料由于其強親水性使其對濕度敏感，耐水性差。采用廉價的淀粉和性能優(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行擠塑或注塑得到的全生物降解新材料。
　　 本文在總結(jié)國內(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)對復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進行分析以及研究了加工工藝條件對復(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的加入量達到3％時，其力學(xué)性能達到最佳。另外從加工工藝條件對復(fù)合材料的影響可以得出冷卻時間為60s，注射壓力為10MPa，注射速度為80mm/s時，復(fù)合材料體系

5、的力學(xué)性能達到最佳。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。為了進一步對比研究，分析比較了不同改性劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。
　　 另外通過對土埋法和堆肥法降解5個月的復(fù)合材料進行力學(xué)性能及重量損失測定，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PEG400改性后，樣條的降解率隨著PEG400含量的增加而增加，說明PEG400在一定程度上促進了復(fù)合材料的降解。把本次采用的堆肥