本文選題：聚甲基乙撐碳酸酯 + 熔融共混　； 參考：《華南理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)是由二氧化碳和環(huán)氧丙烷合成的一種脂肪族聚碳酸酯,具有完全生物降解特性和較好的氣體阻隔性能,然而PPC的熱力學(xué)性能較差,氧氣阻隔性能仍低于傳統(tǒng)阻隔材料EVOH,因此應(yīng)用受到限制。本文采用熔融共混和微層共擠的方法制備PPC復(fù)合材料,旨在通過(guò)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控增強(qiáng)PPC熱力學(xué)性能的同時(shí),仍能保持甚至提高材料的阻隔性能,為PPC在包裝材料的進(jìn)一步應(yīng)用提供新方法和理論指導(dǎo)�；跉滏I作用有利于增強(qiáng)多組分聚合物之間的相互作用,并進(jìn)而提高復(fù)合材料的熱力學(xué)性能,采用熔融共混的方法制備PPC/熱塑性淀粉(TPS)、PPC/熱塑性氧化淀粉(TPOS)和PPC/鋁酸酯預(yù)處理的TPOS(AL-TPOS)復(fù)合材料。紅外光譜分析表明PPC和三種淀粉均形成了氫鍵作用,淀粉的氧化改性將淀粉的部分羥基轉(zhuǎn)化成羰基,增強(qiáng)PPC和淀粉的氫鍵作用,SEM證實(shí)了淀粉的氧化改善了淀粉和PPC的界面粘結(jié)力。因此與PPC/TPS復(fù)合材料相比,PPC/TPOS復(fù)合材料的復(fù)數(shù)粘度、儲(chǔ)能模量、損耗模量、拉伸強(qiáng)度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和熱分解溫度更高。對(duì)于PPC/AL-TPOS復(fù)合材料體系,鋁酸酯對(duì)氧化淀粉的包覆改善了淀粉在PPC基體中的分散并對(duì)淀粉的熱分解起到減緩效果,從而使PPC/AL-TPOS復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和熱分解溫度均高于PPC/TPOS;隨著AL-TPOS含量的增加,PPC/AL-TPOS復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和Tg均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。然而,親水性淀粉的加入提高了PPC吸附水蒸氣分子的能力,降低了其水蒸氣阻隔性能。從增強(qiáng)PPC的力學(xué)強(qiáng)度和阻隔性能出發(fā),將具有優(yōu)異力學(xué)強(qiáng)度和阻氧性能的聚乙烯醇(PVA)引入PPC基復(fù)合材料中。首先采用熔融共混制備PPC/PVA共混材料,分析PVA含量對(duì)PPC/PVA共混物的微觀形態(tài)、動(dòng)態(tài)流變行為、力學(xué)性能和阻隔性能的影響規(guī)律;然后以PPC/PVA共混物為增強(qiáng)層、PPC為基體層,采用微層共擠技術(shù)制備PPC/(PPC/PVA)微層復(fù)合材料,研究微層結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)和阻隔性能的影響機(jī)制。對(duì)于PPC/PVA共混體系,SEM和動(dòng)態(tài)流變結(jié)果均表明PVA與PPC的相容性較好,兩相之間有良好的相互作用力,PPC/PVA共混物的拉伸強(qiáng)度隨PVA含量的增加而提高,并能保持高于400%的斷裂伸長(zhǎng)率;PVA在共混物中的均勻分布延長(zhǎng)了氧氣分子在PPC中的滲透路徑,增強(qiáng)了PPC基復(fù)合材料的氧氣阻隔性能,但親水性的PVA使復(fù)合材料的水蒸氣阻隔性能略有降低。對(duì)于PPC/(PPC/PVA)微層復(fù)合材料體系,穩(wěn)定的微層結(jié)構(gòu)和良好的層間粘結(jié)力使微層復(fù)合材料保持良好的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率;PPC作為微層復(fù)合材料的外層,有效減弱了PVA對(duì)水蒸氣分子的吸附,使微層復(fù)合材料表現(xiàn)出較高的水蒸氣阻隔能力�；谖咏Y(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)和阻隔性能的有效增強(qiáng),將PLA作為力學(xué)性能增強(qiáng)層、PPC作為阻隔性能增強(qiáng)層,采用微層共擠的方法制備PPC/PLA微層復(fù)合材料,并與PPC/PLA共混材料進(jìn)行對(duì)比,研究微層復(fù)合材料的相形態(tài)、動(dòng)態(tài)流變性能、力學(xué)性能和阻隔性能。力學(xué)性能結(jié)果表明交替分布的層狀PLA使微層復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度高于共混材料;增加層數(shù)可以提高PPC/PLA微層復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率,這是因?yàn)閷訑?shù)增加時(shí),界面分層吸收了更多的拉伸能量且遭到破壞的PLA層狀結(jié)構(gòu)使PLA對(duì)復(fù)合材料的脆性破壞減少。阻隔性能結(jié)果表明PPC/PLA微層復(fù)合材料的氧氣和水蒸氣透過(guò)系數(shù)均遠(yuǎn)低于共混材料,提高層數(shù)可進(jìn)一步提高阻隔性能。此外,PLA的加入能減少溫度升高對(duì)PPC/PLA微層復(fù)合材料阻隔性能的破壞,提高層數(shù)可進(jìn)一步增強(qiáng)這種效果,原因是PLA作為剛性層限制了溫度升高時(shí)PPC鏈段的運(yùn)動(dòng)和自由體積的增加,導(dǎo)致氣體分子在PPC中的滲透變得困難。
[Abstract]:Polymethylethylene carbonate (PPC) is a kind of aliphatic polycarbonate synthesized from carbon dioxide and propylene oxide. It has complete biodegradation and better gas barrier properties. However, the thermodynamic properties of PPC are poor and the oxygen barrier performance is still lower than that of the traditional barrier material EVOH. Therefore, the application is limited. The preparation of PPC composites by layer coextrusion is designed to maintain or even improve the barrier properties of the materials by controlling the structure of the composite by the structure and control of the composite materials. It provides a new method and theoretical guidance for the further application of PPC in the packaging materials. The interaction between the multi component polymers is beneficial to the enhancement of the interaction between the multi component polymers. PPC/ thermoplastic starch (TPS), PPC/ thermoplastic starch (TPOS) and PPC/ aluminate pretreated TPOS (AL-TPOS) composites were prepared by melt blending. The IR analysis showed that both PPC and three kinds of starch formed hydrogen bond, and the oxidized starch of starch was the part of starch. The hydroxyl group is converted into carbonyl group to enhance the hydrogen bonding effect of PPC and starch. SEM confirms that the oxidation of starch improves the interfacial bonding force between the starch and PPC. Therefore, compared with the PPC/TPS composite, the complex viscosity, energy storage modulus, loss modulus, tensile strength, glass transition temperature (Tg) and thermal decomposition temperature of PPC/TPOS composites are higher. For PPC/AL-TPO In the S composite system, the coating of the oxidized starch by Aluminate improves the dispersion of starch in the PPC matrix and slows the thermal decomposition of the starch. Thus the tensile strength and the thermal decomposition temperature of the PPC/AL-TPOS composites are all higher than that of the PPC/TPOS. With the increase of AL-TPOS content, the tensile strength and the Tg performance of the PPC/AL-TPOS composites are all shown. However, the addition of hydrophilic starch increases the ability of PPC to adsorb water vapor molecules and reduces the performance of water vapor barrier. Starting from the mechanical strength and barrier properties of the PPC, the polyvinyl alcohol (PVA) with excellent mechanical strength and oxygen resistance is introduced into the PPC matrix composites. The effects of PVA content on the micromorphology, dynamic rheological behavior, mechanical properties and barrier properties of PPC/PVA blends were mixed, and the PPC/ (PPC/PVA) microlayer composite was prepared by microlayer coextrusion with PPC/PVA blends as reinforcement and PPC as the matrix layer, and the microstructure of the PPC/PVA was studied on the mechanics of the composite materials and the mechanics of the composite materials. For PPC/PVA blends, SEM and dynamic rheological results show that the compatibility of PVA and PPC is better, and there is good interaction between the two phases. The tensile strength of PPC/PVA blends increases with the increase of PVA content, and can keep the breaking elongation higher than 400%, and the uniform distribution of PVA in the blends is prolonged. The permeation path of oxygen molecules in PPC enhances the oxygen barrier properties of the PPC based composites, but the hydrophilic PVA makes the water vapor barrier property of the composite slightly lower. For the PPC/ (PPC/PVA) microlayer composite system, the stable microlayer structure and the good interlayer bonding force make the micro layer composite maintain good tensile strength. And the elongation at break, PPC, as the outer layer of the microlayer composite material, effectively weakened the adsorption of PVA to the water vapor molecules, and made the microlayer composite exhibit high water vapor barrier capability. Based on the microlayer structure, the mechanical and barrier properties of the composites were enhanced effectively, and PLA was used as a mechanical property enhancement layer, and PPC was used as a barrier property enhancement layer. PPC/PLA microlayer composites were prepared by microlayer coextrusion, and compared with PPC/PLA blends, the phase morphology, dynamic rheological properties, mechanical properties and barrier properties of the microlayer composites were studied. The mechanical properties showed that the tensile strength of the microlayer composite material was higher than that of the blends; the number of layers was increased. In order to improve the elongation at break of PPC/PLA micro layer composites, this is because the interface layer absorbs more tensile energy and is destroyed by the damaged PLA layer when the number of layers increases, and the brittle failure of the composite is reduced by PLA. The barrier performance results show that the oxygen and water vapor transmission coefficient of the PPC/PLA micro layer composites are far below the blend. In addition, increasing the number of layers can further improve the barrier performance. In addition, the addition of PLA can reduce the damage to the barrier properties of PPC/PLA micro layer composites by increasing the temperature. The increase of the number of layers can further enhance this effect. The reason is that PLA as a rigid layer restricts the movement of the PPC chain and the increase of free volume when the temperature rises, resulting in the gas molecule in P. The penetration in PC becomes difficult.

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：1872156