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聚乳酸可降解复合薄膜的研究

张义超  
【摘要】:本论文应用Material Studio软件,对聚乳酸及其改性剂进行了聚合物构建,并对构建的聚合物通过几何位置优化以及分子动力学模拟进行了结构优化;通过模拟软件中的Amorphous Cell模块构建聚乳酸及改性剂共混物结构模型,并对结构模型进行分子动力学模拟,同时利用软件中的Blends模块进行聚乳酸与改性剂的相容性模拟,结合两个模块得出聚乳酸与淀粉、聚乙二醇以及聚乙烯醇理论上具有良好的相容性,而与腐植酸、丙三醇在理论上的相容性比较差;在进行分子模拟之前,本论文根据碱溶酸析的实验原理制备了含量达85.06%的腐植酸,通过冰点下降法测定得出腐植酸分子量为863,通过对腐植酸进行工业、元素以及官能团分析得出的数据设计出腐植酸的分子结构,并以此结构作为腐植酸替代物进行分子模拟。 在理论模拟的基础上,本论文研究了聚乙二醇作为增韧剂时,改性剂腐植酸、淀粉、聚乙烯醇对聚乳酸在相容性、力学性能和热稳定性以及降解方面的影响。通过哈克转矩流变仪对腐植酸作为聚乳酸改性剂的研究得出,腐植酸与聚乳酸相容性较差,不利于聚乳酸的塑化加工;通过力学性能测试、DMA以及热重分析可知,聚乙二醇、淀粉以及聚乙烯醇与聚乳酸的相容性较好,与分子模拟结果一致;淀粉能够较好的维持聚乳酸的热稳定性,但大大降低了复合薄膜材料的机械性能和柔韧性,聚乙二醇和聚乙烯醇较大的降低了聚乳酸的热稳定性和机械强度却较大改善了聚乳酸的柔韧性;降解实验得出土埋降解较水溶降解更符合自然降解过程,聚乳酸本身亲水性比较差,聚乙二醇并不能对聚乳酸降解速度起到大的推动作用,在继续加入淀粉或聚乙烯醇后复合薄膜材料的降解速度大大提高;研究表明,当聚乳酸、淀粉、聚乙烯醇、聚乙二醇质量比为80:20:10:10时,聚乳酸可降解复合薄膜具有最佳性能。


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