硬脂酸改性对豆粉/EVA复合材料性能影响
发布时间：2021-06-24 21:20
采用硬脂酸增容改性制备大豆粉/乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）复合材料,研究了硬脂酸增容改性剂不同添加量对复合材料形貌结构、力学性能、加工性能和热性能等影响。结果表明,随着硬脂酸的加入,大豆粉/EVA复合材料的力学性能、加工性能、热稳定性和结晶度均有所提高。当硬脂酸添加量为大豆粉质量的5%时,制备得到的复合材料力学性能最佳。硬脂酸增容改性大豆粉/EVA复合材料拉伸强度为10.3 MPa,相较于纯豆粉/EVA复合材料拉伸强度提高了71.6%;伸长率为1 100%,比纯豆粉/EVA复合材料的断裂伸长率提高了113.3%。扫描电子显微镜（SEM）分析表明,大豆粉经硬脂酸增容改性剂处理后,大豆粉与EVA基材的相容性得到改善,因此在宏观上表现为复合材料的力学性能和加工性能得到提高。
【文章来源】：塑料工业. 2017,45(07)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料断面扫描电镜图
粝驴涨唬??云浠?敌阅苁?到相关因素影响。相较于未改性大豆粉/EVA复合材料，硬脂酸改性复合材料断面图中，EVA基质与改性大豆粉之间相界面明显模糊，且大豆粉颗粒较小，分散均匀，两相间间隙不明显，黏附作用充足，相界面间作用力较大。在EVA和大豆粉共混的情况下，硬脂酸中羧酸基团(COOH)和大豆粉中的羟基(OH)形成氢键，羧酸非极性部分与EVA分子链相互缠绕。因此在熔融共混期间硬脂酸起到了增容的作用。因此硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料体系的拉伸强度相较于未改性大豆粉/EVA复合材料有较大优势。2.2TGA热分析图2是未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的TGA热分析曲线，其中硬脂酸的添加量分别为大豆粉质量的3%、5%、10%、15%。由图2可知，EVA材料的热分解基本分为两个阶段，300～400℃对应的是EVA中乙酸乙烯酯的分解，400～500℃为乙烯分解。对于硬脂酸改性复合材料热分解分为三个阶段，200～300℃对应的是大豆粉中蛋白质的分解，300～400℃对应的是大豆粉中脂质和EVA材料乙酸乙烯酯的分解，400～500℃为乙烯分解［11］。图2未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的热重分析图Fig2ThermogravimetriccurvesofunmodifiedsoybeanpowderwithEVAcompositesandstearicacidmodifiedsoybeanpowderwithEVAcomposites对图2分析发现，在200～300℃时，当硬脂酸添加量为3%时与未改性复合材料相比，热性能提高，当硬脂酸添加量为5%时热性能相似，当硬脂酸·39·
塑料工业2017年添加量为10%和15%时热性能降低，因为过量未反应的硬脂酸降低了复合材料热性能。在100～200℃之间未改性大豆粉复合材料质量损失为5.1%，而改性大豆粉质量损失在1%～2%，由此发现少量硬脂酸的加入对于大豆粉与EVA复合材料的热稳定性有所改善，增加了复合材料在300℃之内的热稳定性。2.3DSC热分析图3是未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的DSC分析曲线，其中硬脂酸的添加量分别为3%、5%、10%、15%。由图3可知，未改性大豆粉/EVA复合材料熔融焓为14.26J/g，随着硬脂酸比例的增加，复合材料的熔融焓也相应增大，分别为17.50、21.43、22.26、23.05J/g。未改性大豆粉与EVA复合材结晶度为6.28%，改性后复合材料的结晶度随硬脂酸加入比例增大也相应增大，分别为7.70%、9.43%、9.80%、10.14%。随着硬脂酸比例的增加，复合材料的结晶温度逐渐降低。因为未改性豆粉颗粒分布在EVA基质的结晶区域中，未改性的豆粉与EVA材料间存在界面张力，使EVA结晶进程受到影响。而硬脂酸改性的大豆粉中，因硬脂酸增容的效果降低豆粉与EVA材料间存在界面张力［12］，且硬脂酸改性后的大豆粉在复合材料中起到了成核剂的作用。对于未改性复合材料、3%改性和5%改性的复合材料，DSC谱图所有复合物仅观察到一个吸热峰，明显表明复合材料各组分配比合适相容性较好。然而，在DSC图上我们可以看到，对于10%和15%比例硬脂酸改性复合材料吸热曲线在65℃左右各出现了一个小的吸热峰，这可能是硬脂酸的熔融峰，表明硬脂酸过量存在体系中。图3未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的DSC热分析图Fig3DSCthermogramsofunmodifiedsoybeanpowderwithEVAcompositesandstearicacidmodifiedsoybeanpowderwithEV
【参考文献】：
期刊论文
[1]环保型增塑剂脱氢枞酸十六酯的合成与表征[J]. 王大飞,刘郑,王平美,罗建辉,李强. 塑料工业. 2013(10)
[2]聚苯胺/聚乙烯复合电极的制备及性能测定[J]. 田凡. 应用化工. 2012(10)
[3]硬脂酸表面包覆对热塑性聚氨酯基体稀土防辐射材料性能的影响[J]. 原小路,胡水,张法忠,温世鹏,刘力. 塑料工业. 2010(06)
[4]天然高分子材料研究进展[J]. 汪怿翔,张俐娜. 高分子通报. 2008(07)
[5]硬脂酸改性Mg（OH）2的机理及对EVA性能的影响[J]. 黄宏海,田明,梁文利,张立群. 北京化工大学学报(自然科学版). 2006(02)
[6]基于TGA-FTIR联用技术的EVA热解研究[J]. 田建军,姜恒,苏婷婷,张晓彤,孙兆林. 分析测试学报. 2003(05)
[7]中国可再生资源综合利用的战略思路与对策[J]. 陈德敏. 中国软科学. 2003(08)
[8]水镁石纳米纤维/EVA复合材料的力学性能与阻燃性能研究[J]. 邓国初,卢永定,杨友生. 中国塑料. 2003(07)
博士论文
[1]大豆蛋白质的共混改性研究[D]. 陈云.武汉大学 2004
本文编号：3247848
【文章来源】：塑料工业. 2017,45(07)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料断面扫描电镜图
粝驴涨唬??云浠?敌阅苁?到相关因素影响。相较于未改性大豆粉/EVA复合材料，硬脂酸改性复合材料断面图中，EVA基质与改性大豆粉之间相界面明显模糊，且大豆粉颗粒较小，分散均匀，两相间间隙不明显，黏附作用充足，相界面间作用力较大。在EVA和大豆粉共混的情况下，硬脂酸中羧酸基团(COOH)和大豆粉中的羟基(OH)形成氢键，羧酸非极性部分与EVA分子链相互缠绕。因此在熔融共混期间硬脂酸起到了增容的作用。因此硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料体系的拉伸强度相较于未改性大豆粉/EVA复合材料有较大优势。2.2TGA热分析图2是未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的TGA热分析曲线，其中硬脂酸的添加量分别为大豆粉质量的3%、5%、10%、15%。由图2可知，EVA材料的热分解基本分为两个阶段，300～400℃对应的是EVA中乙酸乙烯酯的分解，400～500℃为乙烯分解。对于硬脂酸改性复合材料热分解分为三个阶段，200～300℃对应的是大豆粉中蛋白质的分解，300～400℃对应的是大豆粉中脂质和EVA材料乙酸乙烯酯的分解，400～500℃为乙烯分解［11］。图2未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的热重分析图Fig2ThermogravimetriccurvesofunmodifiedsoybeanpowderwithEVAcompositesandstearicacidmodifiedsoybeanpowderwithEVAcomposites对图2分析发现，在200～300℃时，当硬脂酸添加量为3%时与未改性复合材料相比，热性能提高，当硬脂酸添加量为5%时热性能相似，当硬脂酸·39·
塑料工业2017年添加量为10%和15%时热性能降低，因为过量未反应的硬脂酸降低了复合材料热性能。在100～200℃之间未改性大豆粉复合材料质量损失为5.1%，而改性大豆粉质量损失在1%～2%，由此发现少量硬脂酸的加入对于大豆粉与EVA复合材料的热稳定性有所改善，增加了复合材料在300℃之内的热稳定性。2.3DSC热分析图3是未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的DSC分析曲线，其中硬脂酸的添加量分别为3%、5%、10%、15%。由图3可知，未改性大豆粉/EVA复合材料熔融焓为14.26J/g，随着硬脂酸比例的增加，复合材料的熔融焓也相应增大，分别为17.50、21.43、22.26、23.05J/g。未改性大豆粉与EVA复合材结晶度为6.28%，改性后复合材料的结晶度随硬脂酸加入比例增大也相应增大，分别为7.70%、9.43%、9.80%、10.14%。随着硬脂酸比例的增加，复合材料的结晶温度逐渐降低。因为未改性豆粉颗粒分布在EVA基质的结晶区域中，未改性的豆粉与EVA材料间存在界面张力，使EVA结晶进程受到影响。而硬脂酸改性的大豆粉中，因硬脂酸增容的效果降低豆粉与EVA材料间存在界面张力［12］，且硬脂酸改性后的大豆粉在复合材料中起到了成核剂的作用。对于未改性复合材料、3%改性和5%改性的复合材料，DSC谱图所有复合物仅观察到一个吸热峰，明显表明复合材料各组分配比合适相容性较好。然而，在DSC图上我们可以看到，对于10%和15%比例硬脂酸改性复合材料吸热曲线在65℃左右各出现了一个小的吸热峰，这可能是硬脂酸的熔融峰，表明硬脂酸过量存在体系中。图3未改性大豆粉/EVA复合材料和硬脂酸改性大豆粉/EVA复合材料的DSC热分析图Fig3DSCthermogramsofunmodifiedsoybeanpowderwithEVAcompositesandstearicacidmodifiedsoybeanpowderwithEV
【参考文献】：
期刊论文
[1]环保型增塑剂脱氢枞酸十六酯的合成与表征[J]. 王大飞,刘郑,王平美,罗建辉,李强. 塑料工业. 2013(10)
[2]聚苯胺/聚乙烯复合电极的制备及性能测定[J]. 田凡. 应用化工. 2012(10)
[3]硬脂酸表面包覆对热塑性聚氨酯基体稀土防辐射材料性能的影响[J]. 原小路,胡水,张法忠,温世鹏,刘力. 塑料工业. 2010(06)
[4]天然高分子材料研究进展[J]. 汪怿翔,张俐娜. 高分子通报. 2008(07)
[5]硬脂酸改性Mg（OH）2的机理及对EVA性能的影响[J]. 黄宏海,田明,梁文利,张立群. 北京化工大学学报(自然科学版). 2006(02)
[6]基于TGA-FTIR联用技术的EVA热解研究[J]. 田建军,姜恒,苏婷婷,张晓彤,孙兆林. 分析测试学报. 2003(05)
[7]中国可再生资源综合利用的战略思路与对策[J]. 陈德敏. 中国软科学. 2003(08)
[8]水镁石纳米纤维/EVA复合材料的力学性能与阻燃性能研究[J]. 邓国初,卢永定,杨友生. 中国塑料. 2003(07)
博士论文
[1]大豆蛋白质的共混改性研究[D]. 陈云.武汉大学 2004
本文编号：3247848
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3247848.html
