功能化PVA微球与纤维对热塑性淀粉性能的影响

发布时间：2017-06-27 21:22

  本文关键词：功能化PVA微球与纤维对热塑性淀粉性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们对环保要求的提高,环境友好型可降解材料逐渐受到人们的关注。热塑性淀粉(TPS)是通过将淀粉塑化改性后制得的具有良好热加工性、成本低廉且最有发展前途的一类生物降解塑料,然而其固有的力学性能不佳以及耐水性能差严重限制了它的应用。聚乙烯醇(PVA)是一种性能优良的人工合成可生物降解高聚物,其分子链上含有大量羟基,具有较高的力学强度和韧性,将其加入到热塑性淀粉中能较好的弥补热塑性材料性能的不足。本论文从PVA的不同形态出发,先是以戊二醛为交联剂,利用醛基与羟基的缩合反应制备聚乙烯醇微球(PVAMS),并分别研究了PVAMS及聚乙烯醇纤维(PVAF)对热塑性淀粉性能的影响;随后,又利用酸酐对聚乙烯醇微球及纤维进行改性,在它们的表面引入羧基基团,并以此作为交联点,将其与热塑性淀粉熔融共混,从而以期望更好的提高热塑性淀粉的综合性能。此外,本课题还就聚乙烯醇微球与纤维二者对热塑性淀粉性能的协同效应进行了研究,以期望热塑性淀粉达到更好的增强与增韧的效果。具体开展的工作如下:(一)以戊二醛为交联剂,采用反相乳液聚合制备PVAMS,随后利用马来酸酐(MA)、丁二酸酐(SAA)、柠康酸酐(CTA)以及衣康酸酐(ITA)对PVAMS进行表面改性,并研究了不同SAA改性程度以及不同PVAMS添加量对TPS性能的影响。结果表明,PVAMS改性前后都能较好的提高复合材料的力学性能和热稳定性,同时可以降低吸水性能,且当PVAMS经20wt%SAA改性后,SAA-PVAMS(PVAMS经SAA改性)含量为1wt%时,热塑性材料的力学性能最佳,拉伸强度、断裂伸长率以及冲击强度分别为5.35MPa、76.86%和30.37KJ/m2。相对于纯TPS,PVAMS/TPS更难于加工,且随着PVAMS含量的增加,其在热剪切作用下流动性变差。(二)以聚乙烯醇纤维为原料,分别利用MA、SAA、CTA以及ITA对其进行改性,然后制备PVAF以及改性PVAF增强TPS,考查酸酐的种类、PVAF与酸酐的质量配比对复合材料性能的影响。结果表明:PVAF经SAA改性后对热塑性淀粉性能影响效果最佳,且当SAA-PVAF(SAA酸酐改性PVAF)含量为1.5wt%时,SAA-PVAF/TPS的力学强度最佳,体系的拉伸强度、断裂伸长率以及冲击强度分别为6.68MPa、83.57%和38.82KJ/m2。相比于PVAMS,PVAF/TPS体系的加工流动性能下降较为显著。(三)在淀粉和甘油含量为3:1,PVAF为总量的1.5wt%体系中,分别添加不同含量的PVAMS制备热塑性淀粉塑料,研究了未改性PVAMS未改性PVAF以及SAA-PVAMSSAA-PVAF对热塑性淀粉性能的影响。结果表明:与未经改性的PVAMSPVAF相比,PVAF和PVAMS经SAA改性后,表面引入了羧基基团,增大了其与淀粉基质的界面粘附力,因而材料的性能得到更好的改善。随着体系中微球与纤维的含量增加,体系的拉伸强度和冲击强度均先升高后下降,而材料的断裂伸长率、耐水性能以及加工流动性能逐渐下降。且当SAA-PVAMS含量为1.5wt%时,SAA-PVAMS/SAA-PVAF/TPS的拉伸强度达到最大,其值为7.84MPa。
【关键词】：热塑性淀粉 聚乙烯醇微球 聚乙烯醇纤维 复合材料
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 热塑性淀粉塑料11-15
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 热塑性淀粉塑料概述11
• 1.1.3 共混改性热塑性淀粉11-13
• 1.1.3.1 淀粉与可降解聚合物共混12-13
• 1.1.3.2 淀粉与不可降解聚合物共混13
• 1.1.4 淀粉直接改性制备热塑性淀粉的研究进展13-15
• 1.1.4.1 氧化改性13-14
• 1.1.4.2 酯化改性14-15
• 1.1.4.3 醚化改性15
• 1.1.4.4 交联改性15
• 1.2 聚乙烯醇微球及纤维的研究现状15-17
• 1.2.1 聚乙烯醇微球15-16
• 1.2.2 聚乙烯醇纤维概况16-17
• 1.3 热塑性淀粉与聚乙烯醇复合体系的研究进展17
• 1.4 本论文的研究目的与意义17
• 1.5 本论文的研究特色与创新17-18
• 1.6 本论文研究内容18-19
• 第二章 功能化改性PVA微球对热塑性淀粉塑料性能的影响19-50
• 2.1 引言19
• 2.2 材料与方法19-23
• 2.2.1 实验试剂及仪器19-20
• 2.2.2 PVAMS的制备及改性20-21
• 2.2.2.1 PVAMS的制备20-21
• 2.2.2.2 PVAMS的改性21
• 2.2.3 PVAMS与TPS复合材料的制备21-22
• 2.2.4 性能测试22-23
• 2.2.4.1 偏光显微镜22
• 2.2.4.2 红外光谱分析22
• 2.2.4.3 扫描电镜分析22
• 2.2.4.4 力学性能测试22
• 2.2.4.5 动态热力学测试22
• 2.2.4.6 热稳定性分析22
• 2.2.4.7 转矩流变测试22
• 2.2.4.8 毛细管流变测试22-23
• 2.2.4.9 接触角测定23
• 2.2.4.10 吸水性能测试23
• 2.3 结果与讨论23-49
• 2.3.1 PVA微球23-25
• 2.3.1.1 扫描电镜23
• 2.3.1.2 偏光显微镜23-24
• 2.3.1.3 红外光谱24-25
• 2.3.1.4 热稳定性25
• 2.3.2 不同含量PVAMS对TPS性能的影响25-32
• 2.3.2.1 红外光谱25-26
• 2.3.2.2 PVAMS/TPS断面的扫描电镜26
• 2.3.2.3 拉伸性能26-27
• 2.3.2.4 冲击性能27-28
• 2.3.2.5 动态热力学性能28-29
• 2.3.2.6 热稳定性分析29
• 2.3.2.7 转矩流变性能29-30
• 2.3.2.8 挤出毛细管流变性能30-31
• 2.3.2.9 耐水性能31-32
• 2.3.2.10 吸水性能32
• 2.3.3 不同酸酐改性PVA微球对TPS性能的影响32-42
• 2.3.3.1 红外光谱33
• 2.3.3.2 力学性能33-35
• 2.3.3.3 动态热力学性能35-37
• 2.3.3.4 热稳定性37-39
• 2.3.3.5 转矩流变39-40
• 2.3.3.6 耐水性能40-41
• 2.3.3.7 吸水性能41-42
• 2.3.3.8 酸酐改性机理比较42
• 2.3.4 不同改性程度PVAMS对TPS性能的影响42-49
• 2.3.4.1 偏光显微镜43
• 2.3.4.2 红外光谱43
• 2.3.4.3 拉伸性能43-44
• 2.3.4.4 冲击性能44-45
• 2.3.4.5 动态热力学性能45-46
• 2.3.4.6 热稳定性46-47
• 2.3.4.7 转矩流变性能47
• 2.3.4.8 耐水性能47-48
• 2.3.4.9 吸水性能48-49
• 2.4 本章小结49-50
• 第三章 功能化聚乙烯醇纤维对热塑性淀粉塑料性能的影响50-71
• 3.1 引言50
• 3.2 材料与方法50-52
• 3.2.1 实验试剂及仪器50-51
• 3.2.2 聚乙烯醇纤维的改性51
• 3.2.3 PVA纤维与TPS复合材料的制备51
• 3.2.4 性能测试51-52
• 3.2.4.1 红外光谱分析51
• 3.2.4.2 扫描电镜分析51-52
• 3.2.4.3 力学性能测试52
• 3.2.4.4 动态热力学测试52
• 3.2.4.5 热稳定性分析52
• 3.2.4.6 流变性能测试52
• 3.2.4.7 接触角测定52
• 3.2.4.8 吸水性能测试52
• 3.3 结果与讨论52-70
• 3.3.1 不同含量PVAF对TPS性能的影响52-58
• 3.3.1.1 红外光谱52-53
• 3.3.1.2 PVAF/TPS断面的扫描电镜53
• 3.3.1.3 拉伸性能53-54
• 3.3.1.4 冲击性能54
• 3.3.1.5 动态热力学性能54-55
• 3.3.1.6 热稳定性55-56
• 3.3.1.7 转矩流变性能56
• 3.3.1.8 耐水性能56-57
• 3.3.1.9 吸水性能57-58
• 3.3.2 不同酸酐改性PVAF对TPS性能的影响58-65
• 3.3.2.1 力学性能58-59
• 3.3.2.2 动态热力学性能59-61
• 3.3.2.3 热稳定性61-63
• 3.3.2.4 转矩流变63-64
• 3.3.2.5 耐水性能64-65
• 3.3.2.6 吸水性能65
• 3.3.3 不同改性程度PVAF对TPS性能的影响65-70
• 3.3.3.1 拉伸性能66
• 3.3.3.2 冲击性能66-67
• 3.3.3.3 动态热力学性能67-68
• 3.3.3.4 热稳定性能68
• 3.3.3.5 转矩流变性能68-69
• 3.3.3.6 耐水性能69
• 3.3.3.7 吸水性能69-70
• 3.4 本章小结70-71
• 第四章 功能化PVA微球与纤维对热塑性淀粉塑料性能的影响71-86
• 4.1 前言71
• 4.2 材料与方法71-73
• 4.2.1 实验试剂及仪器71-72
• 4.2.2 PVAMS的制备及其与PVAF的改性72
• 4.2.2.1 PVAMS的制备72
• 4.2.2.2 PVAMS的改性72
• 4.2.2.3 PVAF的改性72
• 4.2.3 PVAF/PVAMS/TPS复合材料的制备72-73
• 4.2.4 性能测试73
• 4.2.4.1 红外光谱分析73
• 4.2.4.2 扫描电镜分析73
• 4.2.4.3 力学性能测试73
• 4.2.4.4 动态热力学测试73
• 4.2.4.5 热稳定性分析73
• 4.2.4.6 流变性能测试73
• 4.2.4.7 接触角测定73
• 4.2.4.8 吸水性能测试73
• 4.3 结果与讨论73-84
• 4.3.1 未改性PVAMS&PVAF对TPS性能的影响73-79
• 4.3.1.1 PVAMS/PVAF/TPS断面的扫描电镜73-74
• 4.3.1.2 拉伸性能74-75
• 4.3.1.3 冲击性能75
• 4.3.1.4 动态热力学性能75-76
• 4.3.1.5 热稳定性能76-77
• 4.3.1.6 转矩流变性能77-78
• 4.3.1.7 耐水性能78
• 4.3.1.8 吸水性能78-79
• 4.3.2 SAA-PVAMS &SAA-PVAF对TPS性能的影响79-84
• 4.3.2.1 SAA-PVAMS/SAA-PVAF/TPS断面的扫描电镜79-80
• 4.3.2.2 拉伸性能80
• 4.3.2.3 冲击性能80-81
• 4.3.2.4 动态热力学性能81-82
• 4.3.2.5 热稳定性82
• 4.3.2.6 转矩流变性能82-83
• 4.3.2.7 耐水性能83-84
• 4.3.2.8 吸水性能84
• 4.4 本章小结84-86
• 第五章 结论与展望86-88
• 5.1 主要结论86-87
• 5.2 展望87-88
• 攻读学位期间发表的学术论文88-89
• 参考文献89-95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵祥森;严翔;沈亚平;吴磊;徐建军;姜猛进;;高耐热水性聚乙烯醇纤维的制备与结构性能研究[J];合成纤维工业;2016年01期

2 王礼建;董亚强;杨政;郭斌;李本刚;李盘欣;;基于淀粉直接改性的热塑性淀粉塑料研究进展[J];材料导报;2015年17期

3 杜敏;姜桥;李新平;张丹;;纳米晶体纤维素对淀粉基复合薄膜性能的影响[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2015年04期

4 王礼建;董亚强;杨政;郭斌;李本刚;李盘欣;;增容剂对热塑性淀粉/聚丙烯复合材料的力学及流变加工性能的影响[J];功能材料;2015年S1期

5 郭斌;姜海天;王礼建;李本刚;李盘欣;;小麦秸秆增强热塑性淀粉塑料的流变加工性能[J];现代塑料加工应用;2015年03期

6 卞其波;田华峰;王娅茹;刘茜;项爱民;;聚乙烯醇/淀粉纳米晶复合膜的制备及表征[J];中国塑料;2015年03期

7 王礼建;董亚强;郭斌;李本刚;曹绪芝;李盘欣;;共混技术在淀粉塑料中的应用研究进展[J];材料导报;2015年05期

8 王海花;李凯斌;沈一丁;费贵强;柯勇;;阳离子型反应活性聚乙烯醇纤维的制备及其增强机理[J];功能材料;2014年16期

9 汪艳;胡惠敏;;聚乙烯醇改性聚丙烯微孔膜的性能[J];武汉工程大学学报;2014年05期

10 赵雪妮;何剑鹏;康婷婷;闫琨;卢东;任威;翟培培;;玻璃微球增强型不饱和聚酯微孔塑料的研究[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2014年02期

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