熱塑性淀粉的制備及其結(jié)構(gòu)與性能的研究

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1、四川大學(xué)碩士學(xué)位論文熱塑性淀粉的制備及其結(jié)構(gòu)與性能的研究材料學(xué)專業(yè)研究生張同心指導(dǎo)教師包建軍淀粉是一種十分重要的天然高分子，具有來源廣泛、價格低廉和可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，是制備生物可降解材料的理想原料。天然淀粉以淀粉粒的形式存在，具有很高的結(jié)晶度(20"-45％)。淀粉分子之間氫鍵作用強(qiáng)，限制了分子鏈的運(yùn)動，因此淀粉不具備熱塑性加工的性能。通過添加小分子的增塑劑，在熱和剪切的作用下可制備熱塑性淀粉材料。但是，熱塑性淀粉的力學(xué)性能和耐水性能較差，限制其作為材料使用。目前，大量的研究工作都集中在改善熱塑性淀粉的力學(xué)性能和耐水性能上。本文使用轉(zhuǎn)矩流變

2、儀，在增塑劑的存在下制備了熱塑性淀粉。通過DSC、XRD、SEM對天然淀粉的塑化機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，淀粉的塑化是熱、剪切和增塑劑共同作用的結(jié)果，不能簡單的考慮其中一種因素的作用。以水和甘油為增塑劑制備的TPS，其拉伸強(qiáng)度隨甘油用量增加而降低，斷裂伸長率增加，隨甘油用量增加材料的吸水性增強(qiáng)。為了提高熱塑性淀粉的性能，使用甲酰胺和己內(nèi)酰胺為復(fù)配增塑劑制備了TPS／PVA共混材料。研究了增塑劑和PVA的種類、用量對共混材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究表明：己內(nèi)酰胺用量過多會導(dǎo)致TPS／PVA在拉伸時發(fā)白，損害共混材料的斷裂伸長率；PVA的添加能

3、有效地改善熱塑性淀粉的力學(xué)性能，TPS的斷裂伸長率提高的尤為明顯；TPS／PVA的吸水性會隨PVA用量的增加而增加；醇解度不同的PVA與淀粉的共混效果有明顯的區(qū)別，DSC、DMTA和SEM的測試結(jié)果表明PVAl795與淀粉的混合效果最好。盡管PVA有效地改善了TPS的力學(xué)性能，但是TPS／PVA的力學(xué)性能和耐水性能依然不盡如人意。使用殼聚糖、水溶性PVA對蒙脫土進(jìn)行了插層改性，XRD結(jié)果顯示，’只有水溶性的PVA略微增加了蒙脫土的層間距。通過添加納I嬰型查堂堡主蘭垡絲苧米二氧化硅、蒙脫土和竹纖維制備了TPS／PVA基復(fù)合材料。研究了復(fù)合材料

4、的力學(xué)性能、流變性能和吸水性能。結(jié)果表明，在熔融制備TPS／蒙脫土復(fù)合材料過程中，蒙脫土的層間距進(jìn)一步擴(kuò)大，而TPS／PVA／蒙脫土復(fù)合材料中的蒙脫土層間距沒有變化；添加少量二氧化硅和蒙脫土能夠提高TPS／PVA的力學(xué)性能，表面改性后的二氧化硅減少了粒子問的團(tuán)聚，對聚合物基體力學(xué)性能的提高幅度最大；復(fù)合材料的加工性能良好，納米粒子和竹纖維的添加使聚合物熔體的非牛頓性增加，對剪切速率的依賴性增強(qiáng)；吸水性能顯示，蒙脫土、二氧化硅能明顯提高TPS的耐水性。本文的研究結(jié)果為進(jìn)一步研究熱塑性淀粉材料，制各綜合性能優(yōu)異的生物降解材料提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)

5、。關(guān)鍵詞：熱塑性淀粉塑化聚乙烯醇共混無機(jī)納米粒子復(fù)合材料Ⅱ四川大學(xué)碩士學(xué)位論文AStudyOHPreparation，PropertiesandStructureofThermoplasticStarchAbstractStarchisalowcost，renewableandbiodegradablematerial．Nativestarchusuallyhasaformofisolatablegranule，whichissemi-crystalline麗thaerystallinityof20～45％．Thehydrogenbondi

6、nteractionbetweenstarchmacromoleculesisstrongwhichhindrancethemoleculemovementandgivesnativestarchapoorprocessingability．Thermoplasticstarch∞s)canbeobtainedbydestructionofthegranulesinthepresenceofunderheatandshearstress．Butthepoormechanicalpropertiesandstronghydrophilicit

7、yrestrictitusedasastIlrcturalmaterial．MostoftheresearchesarefocusedOiltheseproblems．Inthisstudy,thermoplasticstarchWaspreparedusedseveralplasticizersinaBmbendertorquerheometer．ThestarchplasticizingmechanismWasstudiedbyDifferentialScanningCalorimetry(DSc)，X-myDiffraction(XR

8、D)andScanningElectronMicroscope(SEM)．Theresultsindicatethattheplasticationofstarchisajion