离子/酸化改性对热塑性淀粉及其PBAT共混物的结构与性能影响
发布时间：2021-03-28 03:49
淀粉具有来源广泛、可再生及易改性等优点,在全生物降解材料领域中具有广阔的应用前景。然而,淀粉的葡萄糖单元结构存在众多的羟基,在分子链内部和分子链之间形成强烈的氢键作用,导致淀粉难以热塑加工,应用受限。以甘油为增塑剂,借助螺杆剪切作用,破坏淀粉的氢键作用力,所得热塑性淀粉（TPS）也因高脆性、低耐水性和耐热性等缺陷而无法广泛应用。因此本论文对淀粉进行离子改性,通过金属离子与羟基形成的配位键构造螯合结构,增加TPS分子链之间的作用力,以达到提高TPS力学和热学性能的目的。基于相形态和界面结合强度的调控机理,对TPS进行酸化改性,降低TPS的熔融黏度,继而与聚对苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯（PBAT）挤出制备PBAT/TPS共混物,将为高性能TPS的制备和应用提供新方法和理论指导。本文考察了反应挤出过程中钙盐种类对TPS性能的影响机制,分别采用Ca2+含量为1 wt.%（基于淀粉质量）的马来酸钙、氯化钙和葡萄糖酸钙（CG）与淀粉/甘油混合物（70:30 wt.%）在145°C下反应挤出。对产物采用DMA和拉伸实验测试,结果表明只有CG对TPS具有增强作用;进一步考...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
竹子纤维和悬浮液中BCC的SEM微观形貌图
度则由 28MPa 降低至 12MPa。这是由于 CaCl2对 PVA/淀粉复合薄膜具有增塑作用，增加淀粉与 PVA 之间的相容性，因此复合薄膜的韧性获得大幅度提升。目前为止，国内外学者采用金属离子用于改性 TPS 的研究报道较少，主要关注金属离子的引入对 TPS 导电性能的影响机理，而金属离子与淀粉之间形成的化学结构则未见深究。通过金属盐与 TPS 熔融挤出，引入离子键作用力对 TPS 力学性能和热学性能的影响机制的研究也未见报道。1.3 PBAT/热塑性淀粉共混材料研究进展淀粉具有价格低廉、易加工改性、生物降解性能良好等优点[46]，与其他生物降解高分子材料共混，能降低材料的成本，并提高共混物的生物降解性能。聚对苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯(PBAT)的分子链结构单元如图 1-2 所示，酯键和较多的亚甲基和芳香环共同赋予其具有柔顺性和刚性的特征，尤其是具有优异的延展性和韧性，是目前市场上最热门的降解塑料之一，在生物降解膜材料领域具有广泛应用前景。
Ma, CA 改性淀粉/PBAT 薄膜的断面形貌图e 1-3 SEM images of fractures of the starch/PBAT film modified by TA, Ma 文的主要研究内容和意义有可降解，来源广等优点，是制备生物降解材料的重要原料之能差，限制其在各个领域的应用。TPS 的出现虽然克服了这一缺陷，尤其是力学性能和热学性能，限制了其在市场上的应用学改性处理，改善其性能上的缺陷。基于前文对 TPS 及其与 PB，本文拟定以下研究内容：酸钙(CG)作为离子改性剂，通过反应挤出制备 Ca2+改性的 TP量 Ca2+对 TPS 的结构与性能的影响。通过 X 射线光电子能谱测 Ca2+与 TPS 中的淀粉所形成的化学结构。通过扫描电镜及能谱测试、热重-红外光谱联用测试、力学性能测试、毛细管流变测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]可降解塑料的研究现状及发展趋势[J]. 霍鹏. 工程塑料应用. 2016(03)
[2]定位氧化淀粉的制备及对环氧树脂膨胀阻燃体系的影响[J]. 张水洞,刘放,彭华乔,汪斌,王俊胜. 高分子材料科学与工程. 2016(02)
[3]氧化木质纤维素对淀粉塑料力学和加工性能的影响[J]. 王礼建,姜海天,史冰旭,郭斌,李盘欣,张齐生. 塑料工业. 2014(04)
[4]生物降解树脂PBAT的共混改性研究进展[J]. 熊凯,焦建,钟宇科,徐依斌,章明秋. 合成材料老化与应用. 2013(05)
[5]TPS/PBAT共混体系的结构、性能和形态研究[J]. 焦建,钟宇科,焦蒨,熊凯,徐依斌,麦堪成. 合成材料老化与应用. 2013(03)
[6]废旧塑料回收利用现状及问题[J]. 汤桂兰,胡彪,康在龙,孟辰晨,张晓雨,张丽琴,冯慧英,孙文鹏. 再生资源与循环经济. 2013(01)
[7]国内外可食性与全降解食品包装材料发展现状与趋势[J]. 侯汉学,董海洲,王兆升,代养勇. 中国农业科技导报. 2011(05)
[8]淀粉填充改性PBAT的结构与性能研究[J]. 宁平,陈明月,肖运鹤. 化工新型材料. 2010(07)
[9]马铃薯交联淀粉的制备与结构表征[J]. 许晖,孙兰萍,赵大庆,张斌,郑桂富. 中国粮油学报. 2007(05)
[10]聚羟基乙酸接枝淀粉共聚物的合成和性能[J]. 郑敦胜,郭锡坤,舒旭. 高分子材料科学与工程. 2007(01)
博士论文
[1]基于金属离子配位作用增强壳聚糖三维材料的研究[D]. 屈建.浙江大学 2011
[2]环境友好热塑性淀粉/蒙脱石纳米复合材料的研究[D]. 黄明福.天津大学 2005
硕士论文
[1]几种复合改性淀粉的制备及应用[D]. 吕简.合肥工业大学 2016
[2]聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯（PBAT）生物降解膜的制备及性质研究[D]. 潘宏伟.长春工业大学 2016
[3]碱性溶剂体系壳聚糖凝胶膜制备表征及增强研究[D]. 周俊宇.浙江大学 2013
[4]剑麻纤维增强热塑性淀粉复合材料的研究[D]. 姚东明.华南理工大学 2012
[5]植物纤维增强热塑性本薯淀粉复合材料的制备与性能研究[D]. 钟宇翔.广西师范学院 2010
本文编号：3104825
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
竹子纤维和悬浮液中BCC的SEM微观形貌图
度则由 28MPa 降低至 12MPa。这是由于 CaCl2对 PVA/淀粉复合薄膜具有增塑作用，增加淀粉与 PVA 之间的相容性，因此复合薄膜的韧性获得大幅度提升。目前为止，国内外学者采用金属离子用于改性 TPS 的研究报道较少，主要关注金属离子的引入对 TPS 导电性能的影响机理，而金属离子与淀粉之间形成的化学结构则未见深究。通过金属盐与 TPS 熔融挤出，引入离子键作用力对 TPS 力学性能和热学性能的影响机制的研究也未见报道。1.3 PBAT/热塑性淀粉共混材料研究进展淀粉具有价格低廉、易加工改性、生物降解性能良好等优点[46]，与其他生物降解高分子材料共混，能降低材料的成本，并提高共混物的生物降解性能。聚对苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯(PBAT)的分子链结构单元如图 1-2 所示，酯键和较多的亚甲基和芳香环共同赋予其具有柔顺性和刚性的特征，尤其是具有优异的延展性和韧性，是目前市场上最热门的降解塑料之一，在生物降解膜材料领域具有广泛应用前景。
Ma, CA 改性淀粉/PBAT 薄膜的断面形貌图e 1-3 SEM images of fractures of the starch/PBAT film modified by TA, Ma 文的主要研究内容和意义有可降解，来源广等优点，是制备生物降解材料的重要原料之能差，限制其在各个领域的应用。TPS 的出现虽然克服了这一缺陷，尤其是力学性能和热学性能，限制了其在市场上的应用学改性处理，改善其性能上的缺陷。基于前文对 TPS 及其与 PB，本文拟定以下研究内容：酸钙(CG)作为离子改性剂，通过反应挤出制备 Ca2+改性的 TP量 Ca2+对 TPS 的结构与性能的影响。通过 X 射线光电子能谱测 Ca2+与 TPS 中的淀粉所形成的化学结构。通过扫描电镜及能谱测试、热重-红外光谱联用测试、力学性能测试、毛细管流变测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]可降解塑料的研究现状及发展趋势[J]. 霍鹏. 工程塑料应用. 2016(03)
[2]定位氧化淀粉的制备及对环氧树脂膨胀阻燃体系的影响[J]. 张水洞,刘放,彭华乔,汪斌,王俊胜. 高分子材料科学与工程. 2016(02)
[3]氧化木质纤维素对淀粉塑料力学和加工性能的影响[J]. 王礼建,姜海天,史冰旭,郭斌,李盘欣,张齐生. 塑料工业. 2014(04)
[4]生物降解树脂PBAT的共混改性研究进展[J]. 熊凯,焦建,钟宇科,徐依斌,章明秋. 合成材料老化与应用. 2013(05)
[5]TPS/PBAT共混体系的结构、性能和形态研究[J]. 焦建,钟宇科,焦蒨,熊凯,徐依斌,麦堪成. 合成材料老化与应用. 2013(03)
[6]废旧塑料回收利用现状及问题[J]. 汤桂兰,胡彪,康在龙,孟辰晨,张晓雨,张丽琴,冯慧英,孙文鹏. 再生资源与循环经济. 2013(01)
[7]国内外可食性与全降解食品包装材料发展现状与趋势[J]. 侯汉学,董海洲,王兆升,代养勇. 中国农业科技导报. 2011(05)
[8]淀粉填充改性PBAT的结构与性能研究[J]. 宁平,陈明月,肖运鹤. 化工新型材料. 2010(07)
[9]马铃薯交联淀粉的制备与结构表征[J]. 许晖,孙兰萍,赵大庆,张斌,郑桂富. 中国粮油学报. 2007(05)
[10]聚羟基乙酸接枝淀粉共聚物的合成和性能[J]. 郑敦胜,郭锡坤,舒旭. 高分子材料科学与工程. 2007(01)
博士论文
[1]基于金属离子配位作用增强壳聚糖三维材料的研究[D]. 屈建.浙江大学 2011
[2]环境友好热塑性淀粉/蒙脱石纳米复合材料的研究[D]. 黄明福.天津大学 2005
硕士论文
[1]几种复合改性淀粉的制备及应用[D]. 吕简.合肥工业大学 2016
[2]聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯（PBAT）生物降解膜的制备及性质研究[D]. 潘宏伟.长春工业大学 2016
[3]碱性溶剂体系壳聚糖凝胶膜制备表征及增强研究[D]. 周俊宇.浙江大学 2013
[4]剑麻纤维增强热塑性淀粉复合材料的研究[D]. 姚东明.华南理工大学 2012
[5]植物纤维增强热塑性本薯淀粉复合材料的制备与性能研究[D]. 钟宇翔.广西师范学院 2010
本文编号：3104825
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