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乙二撑二甲酰胺塑化热塑性淀粉性能研究

杨晋辉  
【摘要】: 当前,传统塑料面临石油原料日益枯竭的资源问题和塑料废弃物污染的环境问题。淀粉是一种来源广泛,价格低廉、可资源再生的原料,热塑性淀粉材料可以替代源于石油产品的传统塑料,被认为是最具发展前景的生物降解材料之一。 本文在查阅大量文献基础上,设计用简单易得原料乙二胺和甲酸乙酯合成出一种含有双酰胺键的小分子化合物:乙二撑二甲酰胺,将其用于热塑性淀粉的制备,系统研究了乙二撑二甲酰胺塑化热塑性淀粉(EPTPS)的性能。与传统甘油塑化热塑性淀粉(GPTPS)相比,EPTPS具有较大的断裂伸长率,较好的耐水性能,但拉伸强度下降;研究发现塑化剂含量为30%时,所得热塑性淀粉材料的力学性能较好;对其耐回生性能研究发现乙二撑二甲酰胺可以抑制淀粉的重结晶,但是由于乙二撑二甲酰胺熔点较高,易结晶析出,所以导致了EPTPS在保存一段时间之后的性能变差。对不同原始含水量的淀粉所制备热塑行淀粉研究表明,材料的力学性能与淀粉原始含水量有较大关系,当原始含水量为13%左右时,所得EPTPS的综合力学性能最好。 EPTPS虽然具有较大的断裂伸长率,但拉伸强度较低,在EPTPS中加入微晶纤维素,可以加强热塑性淀粉的力学强度;由于微晶纤维素是一种疏水性物质,所以微晶纤维素增强热塑性淀粉的耐水性能得到进一步提高;然而,微晶纤维素的加入并不能抑制塑化剂的析出。 将乙二撑二甲酰胺与山梨醇混合作为塑化剂来制备热塑性淀粉(ESPTPS),实验结果证明混合塑化剂可以有效地抑制淀粉回生,由于塑化剂之间在热加工过程中相互作用,当塑化剂比例合适时,塑化剂将不再结晶析出。另一方面,混合塑化剂比EPTPS具有较大的拉伸强度,其综合力学性能优于单一塑化剂塑化热塑性淀粉,耐水性能与GPTPS相比得到进一步改善。


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