辉光放电等离子体技术对热塑性淀粉膜性质的影响
发布时间：2021-01-23 11:38
由于缺乏不可再生资源以及由石油基资源引起的生态环境污染问题,用环保的生物可降解塑料替代石油基塑料是当前研究的热点。本文以玉米淀粉为原料,甘油为增塑剂制备热塑性淀粉膜,研究空气辉光放电等离子体技术对淀粉膜分子结构与性质的影响。在制备热塑性淀粉膜的研究中,通过控制甘油添加量、不同干燥温度和干燥时间,以膜的力学性能做指标,探索其达到最佳力学性能的最佳条件。经研究,制备热塑性淀粉膜的最佳条件为:甘油含量为25%,干燥温度为50℃,干燥时间为3h。此时,膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为6.80 MPa,50.41%。将最佳条件下制备的膜放入辉光放电等离子体发生器中,通过控制处理功率（45、60、75W）及处理时间（1、2、3、4、5min）,利用扫描电镜、偏光显微镜、X-射线衍射、傅里叶红外、X-射线光电子能谱仪等仪器,系统地研究了淀粉膜的表面形貌,晶体结构和分子结构。利用拉力测试机研究膜力学性能的变化。研究结果表明,空气辉光放电等离子体技术能在一定的处理功率和处理时间范围内有效提高膜的拉伸强度。SEM和PLM结果显示在45W处理1-5min、60W处理1-4min的条件下由于等离子体的处理,膜表...
【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直链淀粉（上图）和支链淀粉（下图）分子的结构示意图
引进了“等离子体”这个名称[31]。由于其含电子、正负离子电荷大致相等，因此总体上是呈电中性[29,32]。根据气体温度的差异性，等离子体被划分成热等离子体（气体温度在1×104K量级的高温等离子体）、暖等离子体（气体温度在3×103~5×103K量级的高温等离子体）和低温等离子体（气体温度在室温左右）。从宇宙角度出发，90%以上的物质都居于等离子体形态。对于地球而言，人造的等离子体在我们周边也比比皆是。不同类型等离子体的参数分布如图1-2所示[33]。等离子体处理是一种诱导化学变化的物理处理过程[34]。图1-2不同类型等离子体的参数分布[33]（密度跨度为30个数量级，温度跨度为7个数量级）Fig.1-2Parameterdistributionfordifferenttypesofplasma[33](densityspans30ordersofmagnitude,temperaturespans7ordersofmagnitude)
内蒙古工业大学硕士学位论文6分子结构、分子结构以及晶体和链结构在决定淀粉性质和应用方面起着关键作用，因而GDP可诱发淀粉结构发生变化来扩大淀粉的应用范围[49]。1.4.3辉光放电等离子体对淀粉改性的机理如图1-3所示，GDP与淀粉分子间相互作用引起淀粉改性的机理主要有蚀刻、氧化、交联、解聚。这四种反应可同时发生。图1-3GDP对淀粉改性的机理Fig.1-3Modificationofstarchbyglowdischargeplasma1.4.3.1蚀刻蚀刻是表面现象，在等离子体生成过程中形成的活性物质可以蚀刻宏观尺度到纳米尺度的表面。活性物质优先蚀刻半结晶聚合物的非晶部分。辉光放电等离子体蚀刻系统基本上分为等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、溅射蚀刻。等离子体蚀刻系统广泛用于表面改性[35]。等离子蚀刻系统的主要特点是平行板式反应器、在2.66×10-2-2.66×10-1kPa压力下运行、低能离子能量轰击。由于等离子体蚀刻，基质的表面能量增加，亲水性质加强[50,51]。Jacobs等人研究发现与氮气GDP相比，氧气GDP的蚀刻速率更高，而且蚀刻速率伴随放电功率的增大而增加[52]。Zhang等人观察到氦气GDP使马铃薯淀粉表面发生刻蚀，且伴着处理时间增加而效果增强[53]。因此，处理时间、处理功率以及气体种类都会影响蚀刻的发生。蚀刻更易发生在活泼气体GDP中，随着处理时间及处理功率的增大，蚀刻效果更明显。由于蚀刻会使淀粉颗粒表面产生裂隙，GDP产生的活性物质渗透到分子水平，导致淀粉颗粒的解聚和交联。1.4.3.2氧化Liu等人研究表明经处理后淀粉的核磁共振氢谱（1H-NMR）表明羟基质子的峰面积显著减少，羟基的减少是由于发生氧化或交联反应，如果淀粉被氧化，则应在傅
【参考文献】：
期刊论文
[1]“淀粉塑料”产业化成功实现经济效益[J]. 塑料科技. 2018(08)
[2]修饰淀粉的成膜机理与其膜性能比较研究[J]. 刘斌,徐亚杰,王思予,李大军. 粮食与油脂. 2018(06)
[3]国内淀粉塑料领域发明专利的现状分析研究[J]. 韩梓军,薛灿,银鹏,郭斌,李盘欣,梁浩. 塑料科技. 2018(01)
[4]淀粉基生物可降解材料的研究进展[J]. 申志翔,陈复生,宋小勇,辛颖,布冠好. 食品工业. 2017(11)
[5]无机物对淀粉塑料力学性能影响的研究进展[J]. 薛灿,银鹏,董亚强,郭斌,李本刚,李盘欣. 高分子通报. 2016(07)
[6]共混技术在淀粉塑料中的应用研究进展[J]. 王礼建,董亚强,郭斌,李本刚,曹绪芝,李盘欣. 材料导报. 2015(05)
[7]粉末X射线衍射图谱计算植物淀粉结晶度方法的探讨[J]. 徐斌,满建民,韦存虚. 植物学报. 2012(03)
硕士论文
[1]玉米淀粉基薄膜材料的制备及性质研究[D]. 贾雪.江南大学 2018
本文编号：2995145
【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直链淀粉（上图）和支链淀粉（下图）分子的结构示意图
引进了“等离子体”这个名称[31]。由于其含电子、正负离子电荷大致相等，因此总体上是呈电中性[29,32]。根据气体温度的差异性，等离子体被划分成热等离子体（气体温度在1×104K量级的高温等离子体）、暖等离子体（气体温度在3×103~5×103K量级的高温等离子体）和低温等离子体（气体温度在室温左右）。从宇宙角度出发，90%以上的物质都居于等离子体形态。对于地球而言，人造的等离子体在我们周边也比比皆是。不同类型等离子体的参数分布如图1-2所示[33]。等离子体处理是一种诱导化学变化的物理处理过程[34]。图1-2不同类型等离子体的参数分布[33]（密度跨度为30个数量级，温度跨度为7个数量级）Fig.1-2Parameterdistributionfordifferenttypesofplasma[33](densityspans30ordersofmagnitude,temperaturespans7ordersofmagnitude)
内蒙古工业大学硕士学位论文6分子结构、分子结构以及晶体和链结构在决定淀粉性质和应用方面起着关键作用，因而GDP可诱发淀粉结构发生变化来扩大淀粉的应用范围[49]。1.4.3辉光放电等离子体对淀粉改性的机理如图1-3所示，GDP与淀粉分子间相互作用引起淀粉改性的机理主要有蚀刻、氧化、交联、解聚。这四种反应可同时发生。图1-3GDP对淀粉改性的机理Fig.1-3Modificationofstarchbyglowdischargeplasma1.4.3.1蚀刻蚀刻是表面现象，在等离子体生成过程中形成的活性物质可以蚀刻宏观尺度到纳米尺度的表面。活性物质优先蚀刻半结晶聚合物的非晶部分。辉光放电等离子体蚀刻系统基本上分为等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、溅射蚀刻。等离子体蚀刻系统广泛用于表面改性[35]。等离子蚀刻系统的主要特点是平行板式反应器、在2.66×10-2-2.66×10-1kPa压力下运行、低能离子能量轰击。由于等离子体蚀刻，基质的表面能量增加，亲水性质加强[50,51]。Jacobs等人研究发现与氮气GDP相比，氧气GDP的蚀刻速率更高，而且蚀刻速率伴随放电功率的增大而增加[52]。Zhang等人观察到氦气GDP使马铃薯淀粉表面发生刻蚀，且伴着处理时间增加而效果增强[53]。因此，处理时间、处理功率以及气体种类都会影响蚀刻的发生。蚀刻更易发生在活泼气体GDP中，随着处理时间及处理功率的增大，蚀刻效果更明显。由于蚀刻会使淀粉颗粒表面产生裂隙，GDP产生的活性物质渗透到分子水平，导致淀粉颗粒的解聚和交联。1.4.3.2氧化Liu等人研究表明经处理后淀粉的核磁共振氢谱（1H-NMR）表明羟基质子的峰面积显著减少，羟基的减少是由于发生氧化或交联反应，如果淀粉被氧化，则应在傅
【参考文献】：
期刊论文
[1]“淀粉塑料”产业化成功实现经济效益[J]. 塑料科技. 2018(08)
[2]修饰淀粉的成膜机理与其膜性能比较研究[J]. 刘斌,徐亚杰,王思予,李大军. 粮食与油脂. 2018(06)
[3]国内淀粉塑料领域发明专利的现状分析研究[J]. 韩梓军,薛灿,银鹏,郭斌,李盘欣,梁浩. 塑料科技. 2018(01)
[4]淀粉基生物可降解材料的研究进展[J]. 申志翔,陈复生,宋小勇,辛颖,布冠好. 食品工业. 2017(11)
[5]无机物对淀粉塑料力学性能影响的研究进展[J]. 薛灿,银鹏,董亚强,郭斌,李本刚,李盘欣. 高分子通报. 2016(07)
[6]共混技术在淀粉塑料中的应用研究进展[J]. 王礼建,董亚强,郭斌,李本刚,曹绪芝,李盘欣. 材料导报. 2015(05)
[7]粉末X射线衍射图谱计算植物淀粉结晶度方法的探讨[J]. 徐斌,满建民,韦存虚. 植物学报. 2012(03)
硕士论文
[1]玉米淀粉基薄膜材料的制备及性质研究[D]. 贾雪.江南大学 2018
本文编号：2995145
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