热塑性淀粉基纳米复合材料的制备及其性能研究毕业论文.doc

毕业论文热塑性淀粉基纳米复合材料的制备及其性能研究 摘要：淀粉是一种十分重要的天然高分子，具有来源广泛、价格低廉和可生物降解等优点，是制备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， 具有很高的结晶度(20-45％)淀粉分子之间氢键作用强，限制了分子链的运动，因此淀粉不具备热塑性加工的性能通过添加分子的增塑剂，在热和剪切的作用下可制备热塑性淀粉材料但是，热塑性淀粉的力学性能和耐油性能较差，限制其作为材料使用 目前，大量的研究工作都集中在改善热塑性淀粉的力学性能上，本文使用转矩流变仪，在增塑剂的存在下制备了热塑性淀粉淀粉的塑化是热、剪切和增塑剂共同作用的结果，不能简单的考虑其中一种因素的作用以水和甘油为增塑剂制备的热塑性淀粉，再与聚乳酸共混，对热塑性淀粉进行改性，并对其进行力学性能测试及其表征 本文的研究目的为热塑性淀粉基纳米复合材料制备及其性能研究，为制各综合性能优异的生物降解材料提供了理论和实践基础 　关键词：热塑性淀粉，塑化，聚乳酸，共混,，复合材料 窗体顶端Thermoplastic starch-based nano-composites and their structure 　　　　　　　　　　　and properties 　　Abstract: Starch is a very important natural polymer, has a wide variety of sources, low cost and biodegradable advantages, is the ideal raw material preparation of biodegradable materials. The natural starch to starch granules in the form of existence, has a high degree of crystallinity (20-45%). Hydrogen bonds between starch molecules, limiting the movement of molecular chain, so the starch does not have the performance of thermoplastic processing. Add molecules of the plasticizer, the preparation of thermoplastic starch-based material under the action of heat and shear. 　　However, the poor mechanical properties and water resistance of thermoplastic starch limit its use as a material. Currently, a large number of studies have focused on thermoplastic starch to improve the mechanical properties andoil resistance.This article uses a torque rheometer, thermoplastic starch prepared in the　presence of plasticizers. Starch plasticized heat, the result of both of shear and plasticizerscan not simply consider the role of one of the factors. Water and glycerol as plasticizer preparation of the TPS, and poly lactic acid blends, the preparation of composite materials, and test and Characterization of the mechanical properties. 　　In this paper the results of further studies of thermoplastic starch materials prepared by each of the consolidated performance of biodegradable materials to provide a theoreticaland practical basis.Keywords:Thermoplastic , starch, Plasticizing,Polylactic acid,Composite materials 　　　　　　目　录　1前言 11.1概述 11.2生物降解塑料 11.2.1天然生物降解塑料 21.2.2化学方法合成生物降解塑料 21.2.3微生物合成生物降解塑料 41.3淀粉基生物降解材料的研究现状 51.3.1物理改性 51.3.2化学改性 51.4热塑性淀粉材料的研究现状 61.4.1淀粉塑化机理及制备工工艺 71.4.2.1 热塑性淀粉流变性能 91.4.2.2 热塑性淀粉力学性能 101.4.2.3 热塑性淀粉耐水性能 111.4.2.4 热塑性淀粉材料存在的问题 121.5本论文的研究目的及主要内容 132 实验部分 152.1 实验原料 152.2 实验仪器 152.3实验内容及方法 152.3.1热塑性淀粉的制备 162.3.2热塑性淀粉基纳米复合材料的制备 162.3.3.1 性能测试与表征 162.3.3.2 力学性能 162.3.3.3 耐油性能测试 162.3.3.4 SEM测试 162.3.3.5 XRD测试 163 结果与讨论 173.1 热塑性淀粉基纳米复合材料的力学性能测试结果 173.1.1 增塑剂对淀粉复合材料的影响 173.1.2聚乳酸对复合材料的影响 183.1.3小结 193.2混合时间的影响 203.3密封溶胀时间的影响 203.4热塑性淀粉的制备温度 203.5热塑性淀粉基纳米复合材料的制备温度 213.6SEM测试结果 213.7 XRD测试结果 223.8 材料耐油性能测试 254 结论 29参考文献 30致谢 32　　　　　　　　　　　　 　　　 / 文档可自由编辑打印1前言 1.1概述 在材料领域，塑料因其质轻耐用和优异的加工性能，自上世纪三十年代投入使用以来，已广泛应用于国民经济及人们日常生活的各个领域。

目前，2011年世界塑料原料产量己达5.48亿吨按体积计算，塑料的使用量已超过钢铁、铝、铜等金属材料的总和，成为名副其实的第一大材料然而迅猛发展的塑料工业为人们提供了方便的同时，也带来大量的固体废弃物，特别是一次性的塑料制品，如包装袋、饮料瓶、农用地膜等由于这些材料体积大，分解时间长而且使用时间短，使用后大量的残存在公共场所、海洋、耕地土层中等，严重污染了生态环境，成为世界性公害，同时也严重影响了社会经济和可持续性发展因此，解决这类“白色污染”问题迫在眉睫 目前，处理固体垃圾采用了多种方法，主要有填埋、焚烧和回收利用但是，这三种方法都存在着严重的缺点：填埋要持续浪费大量的土地，对任何国家来说都越来越难以承受；焚烧会产生大量的二氧化碳，助长了温室效应，同时还会产生大量对人体有害的气体；回收利用对工程塑料、饮料瓶等体积和重量大且有较高价值的产品有效，但对于大量一次性制品，如垃圾袋、地膜、快餐盒、包装袋等，无论从经济和实践上讲，回收利用都非常困难另外，石油和天然气作为不可再生资源终将会枯竭，以它们为基础的塑料工业也将面临着原料短缺的窘境 鉴于此，越来越多的学者提倡开发和应用可替代现有通用塑料的降解塑料。

这不仅被认为是一条解决白色污染的有效途径，而且降解塑料中以淀粉为代表的天然高分子材料，具有来源丰富、价格低廉并可再生的优点总之，开发降解塑料无论从保护环境，还是从开发资源方面来说均有重要意义 在环境中，高分子材料主要受到光和微生物的作用，因此研究也主要集中在光降解和生物降解高分子材料上按照降解机理，降解塑料可分为：光降解塑料、生物降解塑料和光一生物双降解塑料 1.2 生物降解塑料 生物降解塑料对于环境的要求不太苛刻，在合适的条件下容易完全降解成小分子同时它还具有普通塑料质量轻、强度高等优点，其微生物降解的特点更是光降解塑料所不能比拟的，降解的低分子物质可以直接进入生物体代谢，在组织培养、控释药物、体内植入材料都有广泛的应用前景按照生物降解高分子材料的来源可分为天然高分子型、化学合成型、微生物合成型等 (1)天然生物降解塑料 利用淀粉、纤维素、甲壳素、蛋白质等可再生天然资源可制备生物降解高分子材料这类原料来源丰富，且属天然高分子，具有完全生物降解性，因而对其应用研究方兴未艾，其中以日本、德国的研究开发最活跃，并已开发出各自品牌的产品，只是其成本还有待降低 淀粉是较早被用来生产生物降解塑料的，而且产量最大。

可用于制造填充型淀粉．通用树脂降解塑料、双降解塑料和全淀粉塑料纤维素无熔点和玻璃化转变温度，不能按一般的塑料成型方法来加工目前利用天然纤维素制造生物降解塑料主要有两种途径：一是改变其化学结构制成纤维素衍生物，并与其他聚合物组合来获得性能较好的材料；二是利用冲压成型工艺将纤维素制成可生物降解塑料，其方法是将纤维素原料，如谷壳、秸秆和木粉等粉碎，再拌以热熔胶，然后热压成型蛋白质的加工性能、热性能和机械性能较差，通过适当的热、碱改性、交联剂改性、填充改性等，都有利于蛋白质塑料的加工，交联剂处理可以加强蛋白质分子间或分子内的键合作用，改善蛋白质塑料的机械性能和力学性能等；填充改性不仅保持模塑料的耐水性而且提高了它的机械强度 天然高分子虽然具有很好的生物降解性，但是其加工性能和某些使用性能尚待改进，因此目前研究的主要方向是如何通过物理和化学改性使其具有通用塑料的加工和使用性能 (2)化学方法合成生物降解塑料 采用化学方法合成的生物降解高分子，可根据实际的需要对其结构和性能进行设计和调整，因而其在医药、农业及环境保护方面有广泛的应用前景化学合成的生物降解性高分子材料大多是在分子结构中引入可水解的酯基或酰氨基。

目前已工业化的主要代表品种是一些脂肪族聚酯，如聚己内酯(PCL)、 聚乳酸(PLA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)等 聚己内酯是一种结晶的线性高聚物，具有良好的热塑性和成型加工性，结晶度较高，可采用挤出、吹塑、注塑等方法成型，制成纤维、薄膜、片材等，用作手术缝合线、医疗器材和食品包装材料等生物分解性能良好，据报道，分子量为30000的制品在几个月即完全降解聚己内酯可通过己内酯的开环聚合或配位聚合反应而得到，在自然界中其酯基易被微生物或酶分解PCL是一种 半晶型的高聚物，。