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马来酸酐土豆淀粉酯生物降解塑料的制备、表征及性能研究

作　者: 孟兆荣
导　师: 杨军；刘跃军
学　校: 湖南工业大学
专　业: 材料学
关键词: 马来酸酐 土豆淀粉 PVA 酯化 薄膜 降解
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文采用马来酸酐改性土豆淀粉与PVA共混制得薄膜。所制的薄膜具有一定的力学性能,且可以完全生物降解而对环境不产生危害。本论文对土豆淀粉酰化过程的条件选择和控制、酰化过程的条件优化及如何提高淀粉改性材料的疏水性和力学性能进行了深入的研究。1.以聚乙二醇和水为溶剂,马来酸酐改性淀粉后,其结晶度明显的降低。当马来酸酐:淀粉≤50%时,马来酸酐酯化反应可以很好的降低淀粉的结晶度,减少羟基数量,使大量羟基被酯化,降低了链链之间的氢键作用。2.考察了改性过程中,溶剂、温度、马来酸酐的质量、反应时间对取代度和结晶度的影响。利用DSC表征改性淀粉的结晶度大小。研究结果表明,以聚乙二醇为溶剂,温度为50℃,pH=8.0-8.5,马来酸酐:淀粉=1:2,反应时间为3.5h时,其取代度最大,为1.88,结晶度明显降低,可以从DSC中看出其结晶度降低趋势。3.考察了改性淀粉/PVA共混过程中,添加剂比例、PVA用量对薄膜性能及使用要求两方面的影响。研究结果表明,在改性淀粉:PVA=10:3,甘油占改性淀粉10%,硅烷偶联剂KH-550为3%,玻璃纤维为7%时,抗拉强度达到薄膜的使用指标,拉伸强度为25.03Mpa,断裂伸长率为25.6%。4.通过降解性能测试,此薄膜可以在40天内,失重26%左右,在68天内改性淀粉基本降解完成,失重率达到70%。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-28
  1.1 前言  9-10
  1.2 生物降解高分子的研究现状  10-16
    1.2.1 填充型淀粉生物降解塑料的研究  11-12
    1.2.2 淀粉基完全生物降解塑料的研究  12-13
    1.2.3 合成类生物降解塑料  13-16
  1.3 淀粉基完全生物降解塑料的生产机理  16-19
    1.3.1 淀粉的塑化机理  16-18
    1.3.2 淀粉的塑化方式  18-19
  1.4 淀粉的化学改性研究现状  19-23
    1.4.1 淀粉的氧化改性  21
    1.4.2 淀粉的交联改性  21
    1.4.3 淀粉的酯化改性  21-22
    1.4.4 淀粉改性方法的选择  22-23
  1.5 生物降解试验评价法  23-24
  1.6 高分子降解理论  24
  1.7 淀粉型高分子应用前景  24-25
  1.8 淀粉/PVA 塑料制备技术的研究进展  25-27
    1.8.1 流延制膜  25-26
    1.8.2 挤出成型  26-27
    1.8.3 模压成型  27
  1.9 本课题研究目的及意义  27-28
第二章 不同条件下淀粉的酯化反应及性能研究  28-46
  2.1 不同溶剂酯化反应的实验部分  28-29
    2.1.1 实验的主要仪器及原料  28-29
    2.1.2 制备过程  29
  2.2 性能测试及结构表征  29-31
    2.2.1 FTIR 图谱分析  29
    2.2.2 取代度测定  29-30
    2.2.3 差示扫描量热法(DSC)  30
    2.2.4 透明度测定  30
    2.2.5 冻融稳定性测定  30
    2.2.6 各个条件下对实验结果的影响  30
    2.2.7 用 XRD 进行结晶度分析  30-31
  2.3 结果与讨论  31-45
    2.3.1 FTIR 图谱分析  31-32
    2.3.2 不同溶剂对取代度的影响  32-33
    2.3.3 DSC 分析  33-34
    2.3.4 透明度分析  34-35
    2.3.5 冻融稳定性分析  35
    2.3.6 淀粉和马来酸酐配比对取代度的影响  35-36
    2.3.7 温度对取代度的影响  36-37
    2.3.8 时间对取代度的影响  37-39
    2.3.9 不同配比酯化反应DSC 分析  39
    2.3.10 不同温度酯化反应DSC 分析  39-40
    2.3.11 XRD 分析  40-44
    2.3.12 生成率测定  44-45
  2.4 小结  45-46
第三章 PVA/改性淀粉薄膜制备及性能研究  46-58
  3.1 PVA/改性淀粉的制备、表征及性能研究  46-47
    3.1.1 实验部分  46-47
    3.1.2 淀粉膜的性能研究与表征  47
  3.2 全改性土豆淀粉膜的拉伸性能测试  47-49
  3.3 PVA/改性淀粉膜的拉伸性能测试  49-54
    3.3.1 偶联剂和玻璃纤维配比对薄膜力学性能的影响  51-54
  3.4 耐水性测试  54-56
    3.4.1 全改性土豆淀粉膜的耐水性  54-55
    3.4.2 PVA/改性淀粉膜的耐水性  55-56
  3.5 生物降解性性测试  56-58
第四章 结论与展望  58-59
参考文献  59-66
附录  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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