發(fā)布時(shí)間：2017-05-04 02:05

  本文關(guān)鍵詞：改性落麻纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料的制備及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熱塑性淀粉塑料是一種來源廣泛、成本低廉、易于加工的可降解生物材料,在包裝、餐飲、農(nóng)業(yè)地膜等領(lǐng)域,被認(rèn)為可成為常規(guī)塑料的替代產(chǎn)品。熱塑性淀粉塑料的廣泛應(yīng)用,將對緩解資源、環(huán)境壓力及推動人類可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大意義。但在機(jī)械性能及耐水性能方面的先天缺陷,大大限制了其生產(chǎn)與應(yīng)用。本課題首先以三偏磷酸鈉交聯(lián)淀粉／天然玉米原淀粉為混合型淀粉基體原料,甘油、山梨醇、尿素為復(fù)合增塑劑,采用單螺桿擠出法,優(yōu)化質(zhì)量配比和加工溫度,制備混合型熱塑性淀粉基體,探究交聯(lián)淀粉摻入量對材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能及耐水性能的影響。再以低溫等離子體及硅烷偶聯(lián)劑對苧麻落麻纖維表面進(jìn)行改性處理,與淀粉共同制備改性落麻增強(qiáng)熱塑性淀粉基復(fù)合材料,研究不同處理方法對落麻纖維與淀粉基體界面增強(qiáng)效果,探究落麻纖維表面處理對復(fù)合材料機(jī)械性能及耐水性能的影響。通過測試,得出以下結(jié)論：1、混入交聯(lián)淀粉后,在復(fù)合增塑劑的增塑效果和單螺桿剪切力的作用下,交聯(lián)淀粉／天然玉米原淀粉混合型淀粉基體材料的拉伸性能提高44.76%,吸濕性能下降38.64%,說明,交聯(lián)淀粉對淀粉基體具有明顯的增強(qiáng)效果。當(dāng)交聯(lián)淀粉含量增至15wt%后,基體材料拉伸性能增幅趨于平緩,綜合考慮,交聯(lián)淀粉含量選擇15wt%較為合理。2、低溫等離子體處理的苧麻落麻纖維上出現(xiàn)新的-OH,果膠等雜質(zhì)被較徹底地清除,在20CW處理功率下纖維表面刻蝕效果適中；經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理纖維表面形成一層偶聯(lián)劑薄膜,纖維表面出現(xiàn)C-Si、C-O-Si鍵,偶聯(lián)劑濃度為5%時(shí)縮聚形成的薄膜平滑完整；經(jīng)聯(lián)合處理纖維表面兼具二者單獨(dú)處理效果,形成的偶聯(lián)劑薄膜致密均勻。單纖維拉伸測試顯示三種處理方法均未對纖維強(qiáng)度產(chǎn)生劇烈影響。單纖維拉拔實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)過處理的麻纖維與基體間粘結(jié)性能均有提高,以聯(lián)合處理的麻纖維最為明顯,界面剪切強(qiáng)度提高至8.25MPa。3、聯(lián)合處理麻纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料具有較高的拉伸性能、彎曲性能,分別為28.95MPa和49.71MPa。此外,7天吸濕率下降7.55個(gè)百分點(diǎn),120天尺寸變化率僅為0.89%,復(fù)合材料機(jī)械性能、耐濕性能顯著提高。通過對表面改性落麻纖維增強(qiáng)熱塑性混合淀粉材料的研究發(fā)現(xiàn),交聯(lián)淀粉與淀粉親和,共混后可獲得良好的基體增強(qiáng)材料；經(jīng)過低溫等離子體／偶聯(lián)劑聯(lián)合改性處理的麻纖維與淀粉基體形成良好的界面,機(jī)械性能、耐濕性能顯著提高。
【關(guān)鍵詞】：熱塑性淀粉 苧麻落麻纖維 表面改性 低溫等離子體 硅烷偶聯(lián)劑
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 研究背景10
• 1.2 常用塑料及評價(jià)10-12
• 1.3 熱塑性淀粉材料的研究進(jìn)展12-17
• 1.3.1 淀粉的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與淀粉改性12-13
• 1.3.2 熱塑性淀粉成型原理13-14
• 1.3.3 熱塑性淀粉增塑劑的應(yīng)用現(xiàn)狀14-15
• 1.3.4 熱塑性淀粉的成型方式15-17
• 1.4 熱塑性淀粉材料的基體增強(qiáng)17-20
• 1.4.1 熱塑性淀粉的基體增強(qiáng)研究進(jìn)展17-19
• 1.4.2 交聯(lián)淀粉19-20
• 1.5 麻纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀20-24
• 1.5.1 苧麻落麻纖維20-21
• 1.5.2 麻纖維表面改性研究及復(fù)合材料中應(yīng)用21-24
• 1.6 本文研究內(nèi)容及意義24-26
• 1.6.1 研究內(nèi)容24-26
• 1.6.2 研究意義26
• 1.7 本章小結(jié)26-28
• 第二章 混合熱塑性淀粉基體的制備28-40
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)28-30
• 2.1.1 增塑劑的選擇28-29
• 2.1.2 加工方式的選擇29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-34
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備30
• 2.2.2 混合基體樣品的制備30-31
• 2.2.3 混合基體的性能測試與表征31-34
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析34-38
• 2.3.1 拉伸性能測試結(jié)果與分析34-35
• 2.3.2 基體斷面形貌分析(SEM)35-36
• 2.3.3 X射線衍射(XRD)測試結(jié)果與分析36
• 2.3.4 耐水性能測試結(jié)果與分析36-37
• 2.3.5 熱重分析37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第三章 苧麻落麻纖維表面改性及其與淀粉基體界面性能研究40-56
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)40-43
• 3.1.1 低溫等離子體纖維改性機(jī)理41-42
• 3.1.2 硅烷偶聯(lián)劑纖維改性機(jī)理42-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分43-47
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備43-44
• 3.2.2 落麻纖維等離子體處理44
• 3.2.3 落麻纖維硅烷偶聯(lián)劑處理44
• 3.2.4 落麻纖維等離子體-硅烷偶聯(lián)劑聯(lián)合處理44-45
• 3.2.5 單纖維拉拔實(shí)驗(yàn)試樣的制備45
• 3.2.6 性能測試與表征45-47
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析47-54
• 3.3.1 單纖維拉伸性能結(jié)果與分析47-48
• 3.3.2 X射線衍射分析(XRD)及結(jié)晶度計(jì)算48-49
• 3.3.3 紅外光譜(FTIR)測試結(jié)果與分析49-51
• 3.3.4 纖維拉拔試驗(yàn)結(jié)果及界面剪切強(qiáng)度(IFSS)51-52
• 3.3.5 掃描電子顯微鏡形貌與分析(SEM)52-54
• 3.4 本章小結(jié)54-56
• 第四章 復(fù)合材料的制備與性能測試56-70
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)56
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分56-61
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備56-57
• 4.2.2 復(fù)合材料試樣的制備57-58
• 4.2.3 性能測試與表征58-61
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析61-68
• 4.3.1 拉伸性能測試結(jié)果與分析61-62
• 4.3.2 彎曲性能測試結(jié)果與分析62-63
• 4.3.3 拉伸斷面形貌分析63-65
• 4.3.4 耐水性能測試結(jié)果與分析65-66
• 4.3.5 尺寸穩(wěn)定性測試結(jié)果與分析66-67
• 4.3.6 濕度對力學(xué)性能影響67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 發(fā)表論文和參加科研情況78-80
• 致謝80

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