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聚乳酸/淀粉复合材料的制备及其性能研究

王运萍  
【摘要】:聚乳酸可完全生物降解,不会对环境产生危害,且具有良好的力学性能及加工性能,但价格较高;而淀粉来源丰富、价格低廉,但热塑加工性差,二者有较好的互补性。然而,聚乳酸和淀粉之间的界面相容性很差,产品性能达不到国家标准。因此,本论文主要利用转矩流变仪,对该聚乳酸/淀粉复合材料进行物理改性(纳米复合、柔韧性高分子材料共混)及化学改性(交联、接枝),提升其界面相容性、力学性能、热稳定性、熔体强度等性能,具体可分为下面三部分内容。第一部分:纳米材料及柔韧性高分子材料对聚乳酸/淀粉复合材料力学性能的影响。研究结果表明,纳米材料的改性效果优于柔韧性高分子材料,而且碳酸钙、水滑石、二氧化硅三种纳米材料中,纳米二氧化硅的改性效果最佳,可有效提升该复合材料的界面相容性及耐热稳定性,且其作为异相成核剂可加快该复合材料的结晶速率,添加5phr纳米二氧化硅时,复合材料的断裂伸长率提升至97.0%,为未添加纳米材料(39.5%)的2.46倍。第二部分:纳米二氧化硅添加量对聚乳酸/淀粉复合材料的影响。研究结果表明,当其添加量为10 phr时,纳米二氧化硅及淀粉能均匀分散在聚乳酸基体中,此时复合材料力学性能最佳,复合材料的拉伸强度从18.26MPa增大为23.08MPa,其断裂伸长率从39.5%增大为165.28%。第三部分:交联以及接枝对聚乳酸/淀粉复合材料的影响。研究结果表明,交联后复合材料的界面相容性、熔体强度及力学性能明显得到提升,当TBEC添加量为0.1phr,TAIC添加量为0.3phr时,该复合材料的力学性能最佳,其拉伸强度从23.08MPa提升至26.2MPa,断裂伸长率从165.3%提升至238.5%;同时,通过单体BA接枝可大幅度提升复合材料的力学性能,当BA添加量为6.0phr时,复合材料的拉伸强度从23.08MPa提升至26.4MPa,断裂伸长率从165.3%提升至248.8%;交联对复合材料拉伸强度的改性效果优于接枝,而接枝对复合材料断裂伸长率的改性效果优于交联。


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