本文關(guān)鍵詞：功能化PVA微球與纖維對熱塑性淀粉性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人們對環(huán)保要求的提高,環(huán)境友好型可降解材料逐漸受到人們的關(guān)注。熱塑性淀粉(TPS)是通過將淀粉塑化改性后制得的具有良好熱加工性、成本低廉且最有發(fā)展前途的一類生物降解塑料,然而其固有的力學性能不佳以及耐水性能差嚴重限制了它的應(yīng)用。聚乙烯醇(PVA)是一種性能優(yōu)良的人工合成可生物降解高聚物,其分子鏈上含有大量羥基,具有較高的力學強度和韌性,將其加入到熱塑性淀粉中能較好的彌補熱塑性材料性能的不足。本論文從PVA的不同形態(tài)出發(fā),先是以戊二醛為交聯(lián)劑,利用醛基與羥基的縮合反應(yīng)制備聚乙烯醇微球(PVAMS),并分別研究了PVAMS及聚乙烯醇纖維(PVAF)對熱塑性淀粉性能的影響;隨后,又利用酸酐對聚乙烯醇微球及纖維進行改性,在它們的表面引入羧基基團,并以此作為交聯(lián)點,將其與熱塑性淀粉熔融共混,從而以期望更好的提高熱塑性淀粉的綜合性能。此外,本課題還就聚乙烯醇微球與纖維二者對熱塑性淀粉性能的協(xié)同效應(yīng)進行了研究,以期望熱塑性淀粉達到更好的增強與增韌的效果。具體開展的工作如下:(一)以戊二醛為交聯(lián)劑,采用反相乳液聚合制備PVAMS,隨后利用馬來酸酐(MA)、丁二酸酐(SAA)、檸康酸酐(CTA)以及衣康酸酐(ITA)對PVAMS進行表面改性,并研究了不同SAA改性程度以及不同PVAMS添加量對TPS性能的影響。結(jié)果表明,PVAMS改性前后都能較好的提高復合材料的力學性能和熱穩(wěn)定性,同時可以降低吸水性能,且當PVAMS經(jīng)20wt%SAA改性后,SAA-PVAMS(PVAMS經(jīng)SAA改性)含量為1wt%時,熱塑性材料的力學性能最佳,拉伸強度、斷裂伸長率以及沖擊強度分別為5.35MPa、76.86%和30.37KJ/m2。相對于純TPS,PVAMS/TPS更難于加工,且隨著PVAMS含量的增加,其在熱剪切作用下流動性變差。(二)以聚乙烯醇纖維為原料,分別利用MA、SAA、CTA以及ITA對其進行改性,然后制備PVAF以及改性PVAF增強TPS,考查酸酐的種類、PVAF與酸酐的質(zhì)量配比對復合材料性能的影響。結(jié)果表明:PVAF經(jīng)SAA改性后對熱塑性淀粉性能影響效果最佳,且當SAA-PVAF(SAA酸酐改性PVAF)含量為1.5wt%時,SAA-PVAF/TPS的力學強度最佳,體系的拉伸強度、斷裂伸長率以及沖擊強度分別為6.68MPa、83.57%和38.82KJ/m2。相比于PVAMS,PVAF/TPS體系的加工流動性能下降較為顯著。(三)在淀粉和甘油含量為3:1,PVAF為總量的1.5wt%體系中,分別添加不同含量的PVAMS制備熱塑性淀粉塑料,研究了未改性PVAMS未改性PVAF以及SAA-PVAMSSAA-PVAF對熱塑性淀粉性能的影響。結(jié)果表明:與未經(jīng)改性的PVAMSPVAF相比,PVAF和PVAMS經(jīng)SAA改性后,表面引入了羧基基團,增大了其與淀粉基質(zhì)的界面粘附力,因而材料的性能得到更好的改善。隨著體系中微球與纖維的含量增加,體系的拉伸強度和沖擊強度均先升高后下降,而材料的斷裂伸長率、耐水性能以及加工流動性能逐漸下降。且當SAA-PVAMS含量為1.5wt%時,SAA-PVAMS/SAA-PVAF/TPS的拉伸強度達到最大,其值為7.84MPa。
【關(guān)鍵詞】：熱塑性淀粉 聚乙烯醇微球 聚乙烯醇纖維 復合材料
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 熱塑性淀粉塑料11-15
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 熱塑性淀粉塑料概述11
• 1.1.3 共混改性熱塑性淀粉11-13
• 1.1.3.1 淀粉與可降解聚合物共混12-13
• 1.1.3.2 淀粉與不可降解聚合物共混13
• 1.1.4 淀粉直接改性制備熱塑性淀粉的研究進展13-15
• 1.1.4.1 氧化改性13-14
• 1.1.4.2 酯化改性14-15
• 1.1.4.3 醚化改性15
• 1.1.4.4 交聯(lián)改性15
• 1.2 聚乙烯醇微球及纖維的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 聚乙烯醇微球15-16
• 1.2.2 聚乙烯醇纖維概況16-17
• 1.3 熱塑性淀粉與聚乙烯醇復合體系的研究進展17
• 1.4 本論文的研究目的與意義17
• 1.5 本論文的研究特色與創(chuàng)新17-18
• 1.6 本論文研究內(nèi)容18-19
• 第二章 功能化改性PVA微球?qū)崴苄缘矸鬯芰闲阅艿挠绊?/span>19-50
• 2.1 引言19
• 2.2 材料與方法19-23
• 2.2.1 實驗試劑及儀器19-20
• 2.2.2 PVAMS的制備及改性20-21
• 2.2.2.1 PVAMS的制備20-21
• 2.2.2.2 PVAMS的改性21
• 2.2.3 PVAMS與TPS復合材料的制備21-22
• 2.2.4 性能測試22-23
• 2.2.4.1 偏光顯微鏡22
• 2.2.4.2 紅外光譜分析22
• 2.2.4.3 掃描電鏡分析22
• 2.2.4.4 力學性能測試22
• 2.2.4.5 動態(tài)熱力學測試22
• 2.2.4.6 熱穩(wěn)定性分析22
• 2.2.4.7 轉(zhuǎn)矩流變測試22
• 2.2.4.8 毛細管流變測試22-23
• 2.2.4.9 接觸角測定23
• 2.2.4.10 吸水性能測試23
• 2.3 結(jié)果與討論23-49
• 2.3.1 PVA微球23-25
• 2.3.1.1 掃描電鏡23
• 2.3.1.2 偏光顯微鏡23-24
• 2.3.1.3 紅外光譜24-25
• 2.3.1.4 熱穩(wěn)定性25
• 2.3.2 不同含量PVAMS對TPS性能的影響25-32
• 2.3.2.1 紅外光譜25-26
• 2.3.2.2 PVAMS/TPS斷面的掃描電鏡26
• 2.3.2.3 拉伸性能26-27
• 2.3.2.4 沖擊性能27-28
• 2.3.2.5 動態(tài)熱力學性能28-29
• 2.3.2.6 熱穩(wěn)定性分析29
• 2.3.2.7 轉(zhuǎn)矩流變性能29-30
• 2.3.2.8 擠出毛細管流變性能30-31
• 2.3.2.9 耐水性能31-32
• 2.3.2.10 吸水性能32
• 2.3.3 不同酸酐改性PVA微球?qū)PS性能的影響32-42
• 2.3.3.1 紅外光譜33
• 2.3.3.2 力學性能33-35
• 2.3.3.3 動態(tài)熱力學性能35-37
• 2.3.3.4 熱穩(wěn)定性37-39
• 2.3.3.5 轉(zhuǎn)矩流變39-40
• 2.3.3.6 耐水性能40-41
• 2.3.3.7 吸水性能41-42
• 2.3.3.8 酸酐改性機理比較42
• 2.3.4 不同改性程度PVAMS對TPS性能的影響42-49
• 2.3.4.1 偏光顯微鏡43
• 2.3.4.2 紅外光譜43
• 2.3.4.3 拉伸性能43-44
• 2.3.4.4 沖擊性能44-45
• 2.3.4.5 動態(tài)熱力學性能45-46
• 2.3.4.6 熱穩(wěn)定性46-47
• 2.3.4.7 轉(zhuǎn)矩流變性能47
• 2.3.4.8 耐水性能47-48
• 2.3.4.9 吸水性能48-49
• 2.4 本章小結(jié)49-50
• 第三章 功能化聚乙烯醇纖維對熱塑性淀粉塑料性能的影響50-71
• 3.1 引言50
• 3.2 材料與方法50-52
• 3.2.1 實驗試劑及儀器50-51
• 3.2.2 聚乙烯醇纖維的改性51
• 3.2.3 PVA纖維與TPS復合材料的制備51
• 3.2.4 性能測試51-52
• 3.2.4.1 紅外光譜分析51
• 3.2.4.2 掃描電鏡分析51-52
• 3.2.4.3 力學性能測試52
• 3.2.4.4 動態(tài)熱力學測試52
• 3.2.4.5 熱穩(wěn)定性分析52
• 3.2.4.6 流變性能測試52
• 3.2.4.7 接觸角測定52
• 3.2.4.8 吸水性能測試52
• 3.3 結(jié)果與討論52-70
• 3.3.1 不同含量PVAF對TPS性能的影響52-58
• 3.3.1.1 紅外光譜52-53
• 3.3.1.2 PVAF/TPS斷面的掃描電鏡53
• 3.3.1.3 拉伸性能53-54
• 3.3.1.4 沖擊性能54
• 3.3.1.5 動態(tài)熱力學性能54-55
• 3.3.1.6 熱穩(wěn)定性55-56
• 3.3.1.7 轉(zhuǎn)矩流變性能56
• 3.3.1.8 耐水性能56-57
• 3.3.1.9 吸水性能57-58
• 3.3.2 不同酸酐改性PVAF對TPS性能的影響58-65
• 3.3.2.1 力學性能58-59
• 3.3.2.2 動態(tài)熱力學性能59-61
• 3.3.2.3 熱穩(wěn)定性61-63
• 3.3.2.4 轉(zhuǎn)矩流變63-64
• 3.3.2.5 耐水性能64-65
• 3.3.2.6 吸水性能65
• 3.3.3 不同改性程度PVAF對TPS性能的影響65-70
• 3.3.3.1 拉伸性能66
• 3.3.3.2 沖擊性能66-67
• 3.3.3.3 動態(tài)熱力學性能67-68
• 3.3.3.4 熱穩(wěn)定性能68
• 3.3.3.5 轉(zhuǎn)矩流變性能68-69
• 3.3.3.6 耐水性能69
• 3.3.3.7 吸水性能69-70
• 3.4 本章小結(jié)70-71
• 第四章 功能化PVA微球與纖維對熱塑性淀粉塑料性能的影響71-86
• 4.1 前言71
• 4.2 材料與方法71-73
• 4.2.1 實驗試劑及儀器71-72
• 4.2.2 PVAMS的制備及其與PVAF的改性72
• 4.2.2.1 PVAMS的制備72
• 4.2.2.2 PVAMS的改性72
• 4.2.2.3 PVAF的改性72
• 4.2.3 PVAF/PVAMS/TPS復合材料的制備72-73
• 4.2.4 性能測試73
• 4.2.4.1 紅外光譜分析73
• 4.2.4.2 掃描電鏡分析73
• 4.2.4.3 力學性能測試73
• 4.2.4.4 動態(tài)熱力學測試73
• 4.2.4.5 熱穩(wěn)定性分析73
• 4.2.4.6 流變性能測試73
• 4.2.4.7 接觸角測定73
• 4.2.4.8 吸水性能測試73
• 4.3 結(jié)果與討論73-84
• 4.3.1 未改性PVAMS&PVAF對TPS性能的影響73-79
• 4.3.1.1 PVAMS/PVAF/TPS斷面的掃描電鏡73-74
• 4.3.1.2 拉伸性能74-75
• 4.3.1.3 沖擊性能75
• 4.3.1.4 動態(tài)熱力學性能75-76
• 4.3.1.5 熱穩(wěn)定性能76-77
• 4.3.1.6 轉(zhuǎn)矩流變性能77-78
• 4.3.1.7 耐水性能78
• 4.3.1.8 吸水性能78-79
• 4.3.2 SAA-PVAMS &SAA-PVAF對TPS性能的影響79-84
• 4.3.2.1 SAA-PVAMS/SAA-PVAF/TPS斷面的掃描電鏡79-80
• 4.3.2.2 拉伸性能80
• 4.3.2.3 沖擊性能80-81
• 4.3.2.4 動態(tài)熱力學性能81-82
• 4.3.2.5 熱穩(wěn)定性82
• 4.3.2.6 轉(zhuǎn)矩流變性能82-83
• 4.3.2.7 耐水性能83-84
• 4.3.2.8 吸水性能84
• 4.4 本章小結(jié)84-86
• 第五章 結(jié)論與展望86-88
• 5.1 主要結(jié)論86-87
• 5.2 展望87-88
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文88-89
• 參考文獻89-95

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：功能化PVA微球與纖維對熱塑性淀粉性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：491338