全开放式泡孔结构的生物质复合材料成型工艺及性能研究
发布时间：2021-01-18 03:51
塑料具有较高分子量,耐酸碱,自然条件下难以降解。工业与生活用品大量使用塑料制品,塑料废弃物不断堆积带来了严重的环境生态问题,阻碍了世界的可持续发展。为治理塑料带来的环境问题,国内外推出多种替代方案,包括淀粉基塑料制品、聚乳酸类制品、全降解生物质制品等。其中,生物质制品原料可再生,产品短时间内可实现降解,资源来源广泛且产量巨大。发展功能可替代塑料的生物质制品具有显著的资源优势和良好的环境效益。材料内部结构影响着材料的使用性能,发泡材料具备质量轻和良好缓冲、隔热、隔声等良好使用性能。因此,以地球产量最丰富的生物质材料（淀粉、植物纤维）为原材料,利用发泡工艺制备具有泡孔结构的生物质全降解制品具有重要意义。本文以淀粉、植物纤维为研究对象,利用发泡成型工艺,制备一种绿色化、轻质化、性能优良的全开放式泡孔结构的生物质制品。然而,由于生物质原材料本身属性存在的不足,发泡成型工艺及装备的不成熟,导致生物质制品制备过程存在困难。具体存在如下问题需要解决:1)原材料处理方面,淀粉具有再回生的自然属性,淀粉回生存在玻璃态转化过程,导致淀粉基材料的机械性能较差,植物纤维与其他他聚合物材料之间的兼容性差,限制了...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－５论文整体框架??１９??
第二章面向淀粉再回生特征的淀粉塑化－氧化交叉改性工艺研究??混合期间加入其它辅助制剂。最后一个阶段是模压热腔发泡，如图２－１所示。利用加热??片为上下模具加热，实验开始前需对上下模具做预热处理，等温度升高到２００°Ｃ时，将??混配好的复合浆料注入Ｈ型双立柱发泡成型温控模压机中，关闭上模和下模使浆料发??泡成型。发泡剂是偶氮二甲酰胺，发泡剂在２００°Ｃ高温下在浆料的内部发生分解，由于??浆料ｈ下表面接触模具后，千燥较快形成相对致密的表面层，发泡剂分解后的气体会将??浆料撑起，形成泡孔结构。通过压力传感器和气体计量阀将发泡区压力控制在２．５－??３．０ＭＰａ，当浆料内气泡压强高于此压强时，气泡长大，随着气泡长大，浆料内部气压降??低，当内部压力不再大于外部压力时，泡孔停止生长。而通过温度传感器和加热板将温??度保持在１９５°Ｃ至２０５°Ｃ，使得浆料内的水分能稳定从浆料中气化蒸发，使制品完成固??化成型，上下模具闭合２分钟后取出。采用热腔发泡成型制备了具有泡孔结构的生物质??复合材料，由于泡孔结构的存在，材料表现出良好的吸声，隔热和缓冲等性能。这种性??能特征使上述生物质复合材料制品可以有广泛的应用，包括运输，包装和室内装饰。??表２－２塑氧淀粉生物质制品浆料组分表??材料名称?剑麻?玉米淀粉水?滑石粉?甘油／乙二醇过氧化氢发泡剂??组分质量〔ｇ）?６０?１００?４００?１０?５／２．５?５?１??０－０??ｒ－ｉ?Ｉｎ?ｉ—Ｉ??Ｉ?Ｉ??｜｜?｜?：：?：：?＇?１压力传感器??排气Ｕ?ｙ’??—，?上模具??温■器＇?—ｌＡｆａ，．’??下模具??加热片，－Ｙ?＼?－?ｊ—－?
据点之后绘制流变特性曲线。剪切速率分别重新调整为１３０，??１３５，１４０，?１４５和１５０?ｓ－１。重复上述测试后，记录稳定的数据。??２．?３实验结果与讨论??２．?３．１塑化－氣化交叉改性淀粉的结晶结构分析??一－?Ａ型结品??ＮＳ??＜一?ｙ??ＴＰＳ??ａＡａＡ?：＝；ｓ??ｒｒｕｉ＿Ｕ??，＿?????■■，■■＿?＊?Ｉ??Ｉ?Ｉ?１?１?１?１?１?１?１??１０?２０?３０?４０?５０?６０??２０（°）??图２－２?ＮＳ．?ＴＰＳ．?ＯＳ和ＴＰＯＳ的Ｘ射线衍射图??天然淀粉中存在大量的结晶体结构，马耳他效应证明了天然淀粉结晶体的存在和分??布特征。淀粉结晶体的存在导致淀粉脆性较大，严重影响淀粉基复合材料的机械性能，??进而限制了淀粉基复合材料的应用，淀粉改性改变了淀粉内部的结晶体结构以提高淀粉??基复合材料的机械性能。图２－２显示了天然淀粉（ＮＳ），塑化淀粉（ＴＰＳ），氧化淀粉（ＯＳ）??和塑化－氧化交叉改性淀粉（ＴＰ０Ｓ）的Ｘ射线衍射图。ＮＳ的衍射峰在２０＝?１５．５°，?１８．２°，??２３．４°，结果表明ＮＳ为Ａ型结晶。当在热水中混合时，ＮＳ发生凝胶化，淀粉的晶体结??构被破坏，然而，当水分流失并且温度降低时，淀粉中的晶体结构会再回生。塑化后淀??粉结构发生了显着变化，在ＴＰＳ的Ｘ射线衍射图中发现晶体衍射图线，ＴＰＳ衍射峰在??２６??
本文编号：2984218
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－５论文整体框架??１９??
第二章面向淀粉再回生特征的淀粉塑化－氧化交叉改性工艺研究??混合期间加入其它辅助制剂。最后一个阶段是模压热腔发泡，如图２－１所示。利用加热??片为上下模具加热，实验开始前需对上下模具做预热处理，等温度升高到２００°Ｃ时，将??混配好的复合浆料注入Ｈ型双立柱发泡成型温控模压机中，关闭上模和下模使浆料发??泡成型。发泡剂是偶氮二甲酰胺，发泡剂在２００°Ｃ高温下在浆料的内部发生分解，由于??浆料ｈ下表面接触模具后，千燥较快形成相对致密的表面层，发泡剂分解后的气体会将??浆料撑起，形成泡孔结构。通过压力传感器和气体计量阀将发泡区压力控制在２．５－??３．０ＭＰａ，当浆料内气泡压强高于此压强时，气泡长大，随着气泡长大，浆料内部气压降??低，当内部压力不再大于外部压力时，泡孔停止生长。而通过温度传感器和加热板将温??度保持在１９５°Ｃ至２０５°Ｃ，使得浆料内的水分能稳定从浆料中气化蒸发，使制品完成固??化成型，上下模具闭合２分钟后取出。采用热腔发泡成型制备了具有泡孔结构的生物质??复合材料，由于泡孔结构的存在，材料表现出良好的吸声，隔热和缓冲等性能。这种性??能特征使上述生物质复合材料制品可以有广泛的应用，包括运输，包装和室内装饰。??表２－２塑氧淀粉生物质制品浆料组分表??材料名称?剑麻?玉米淀粉水?滑石粉?甘油／乙二醇过氧化氢发泡剂??组分质量〔ｇ）?６０?１００?４００?１０?５／２．５?５?１??０－０??ｒ－ｉ?Ｉｎ?ｉ—Ｉ??Ｉ?Ｉ??｜｜?｜?：：?：：?＇?１压力传感器??排气Ｕ?ｙ’??—，?上模具??温■器＇?—ｌＡｆａ，．’??下模具??加热片，－Ｙ?＼?－?ｊ—－?
据点之后绘制流变特性曲线。剪切速率分别重新调整为１３０，??１３５，１４０，?１４５和１５０?ｓ－１。重复上述测试后，记录稳定的数据。??２．?３实验结果与讨论??２．?３．１塑化－氣化交叉改性淀粉的结晶结构分析??一－?Ａ型结品??ＮＳ??＜一?ｙ??ＴＰＳ??ａＡａＡ?：＝；ｓ??ｒｒｕｉ＿Ｕ??，＿?????■■，■■＿?＊?Ｉ??Ｉ?Ｉ?１?１?１?１?１?１?１??１０?２０?３０?４０?５０?６０??２０（°）??图２－２?ＮＳ．?ＴＰＳ．?ＯＳ和ＴＰＯＳ的Ｘ射线衍射图??天然淀粉中存在大量的结晶体结构，马耳他效应证明了天然淀粉结晶体的存在和分??布特征。淀粉结晶体的存在导致淀粉脆性较大，严重影响淀粉基复合材料的机械性能，??进而限制了淀粉基复合材料的应用，淀粉改性改变了淀粉内部的结晶体结构以提高淀粉??基复合材料的机械性能。图２－２显示了天然淀粉（ＮＳ），塑化淀粉（ＴＰＳ），氧化淀粉（ＯＳ）??和塑化－氧化交叉改性淀粉（ＴＰ０Ｓ）的Ｘ射线衍射图。ＮＳ的衍射峰在２０＝?１５．５°，?１８．２°，??２３．４°，结果表明ＮＳ为Ａ型结晶。当在热水中混合时，ＮＳ发生凝胶化，淀粉的晶体结??构被破坏，然而，当水分流失并且温度降低时，淀粉中的晶体结构会再回生。塑化后淀??粉结构发生了显着变化，在ＴＰＳ的Ｘ射线衍射图中发现晶体衍射图线，ＴＰＳ衍射峰在??２６??
本文编号：2984218
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/2984218.html
