聚乳酸薄膜表面绿色环保型阻氧涂层的构建与性能研究

发布时间：2020-04-08 20:01

【摘要】：聚乳酸(PLA)采用富含淀粉的天然植物为原料,经过现代生物技术发酵聚合而成。PLA制品在使用后可降解为H_2O和CO_2,对环境没有危害,克服了传统塑料难降解的弊病。但是,PLA薄膜在阻氧性能方面存在明显不足。本论文选用绿色环保的羟丙基甲基纤维素(HPMC)、聚乙烯醇(PVA)、单宁酸(TA)以构建涂层的形式,解决PLA的阻氧问题。首先以HPMC与TA为原料,采用层层组装法(LBL)构建HPMC/TA涂层。随后以PVA与TA为原料,采用LBL法构建PVA/TA涂层。最后以PVA与TA为原料,采用共沉淀法构建PVA/TA复合物涂层。通过对表面化学结构和形貌等表征,研究涂层在PLA表面生长的规律。研究三种不同涂层对PLA阻氧性能、透光性能和力学性能的影响规律以及机理。主要研究结果如下:随着HPMC/TA层数的增加,涂层在PLA薄膜表面的厚度变化规律呈现指数式增长。当HPMC/TA涂层组装达到20个双层时,涂层平均厚度约为1.95±0.11μm,氧气透过率为551.24 cc/m~2·day,相比原膜降低了约38.13%,有效提高了PLA薄膜阻氧性能。同时,涂层还赋予了PLA薄膜良好的紫外吸收能力,在281 nm处,20层的涂层紫外透过率仅为6.04%;薄膜其他性能如透光率、力学性能略有下降。在PLA薄膜表面PVA/TA涂层的厚度变化规律随其层数增加也呈现出指数式增长。当PVA/TA涂层组装达到20个双层时,涂层平均厚度约为8.91±0.57μm,氧气透过率为1.43cc/m~2·day,相比原膜降低了约99.84%,明显提高了PLA薄膜阻氧性能。同HPMC/TA涂层,PVA/TA涂层还赋予了PLA薄膜良好的紫外吸收能力,在281 nm处,20层的涂层紫外透过率为0.8%;薄膜的透光率、拉伸强度略有下降,但断裂伸长率有所改善。随着PVA和TA的混合比例的变化,涂层在PLA薄膜表面的厚度和形貌随之发生变化。当PVA:TA为1:0.05时,薄膜的阻氧性能最好,涂层厚度为0.68μm,氧气透过率为2.43 cc/m~2·day,相比原膜降低了约99.73%,显著提高了PLA薄膜阻氧性能。同HPMC/TA涂层、PVA/TA涂层相比,该涂层的紫外吸收能力较低,在281 nm处,PVA:TA为1:0.05的涂层紫外紫外透过率为66.80%;薄膜的透光率、力学性能略有下降。相比LBL法组装涂层,该涂层的阻氧性能高于HPMC/TA涂层,略低于PVA/TA涂层,但制备过程耗费时间短,操作更加简便。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ630.1

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