本文關(guān)鍵詞：聚乙烯醇基生物可降解復(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】：生物可降解材料具有優(yōu)良的生物相容性及環(huán)境友好性，廣泛應(yīng)用于包裝、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。近年來由于生物可降解塑料存在耐水性及力學(xué)性能差的問題，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。聚乙烯醇具有優(yōu)異的生物降解性，是一種含有大量羥基的聚合物，分子內(nèi)存在大量氫鍵，結(jié)晶度高，難以熱塑成型。吸水率的大小主要取決于水解度和分子量的大小，以其為原料制備的生物可降解材料不僅親水性較強(qiáng)，而且力學(xué)性能較差，因此提高力學(xué)性能，改善其耐水性成為急待解決的主要問題。 本論文制備的生物可降解材料，主要通過改性或復(fù)配的方法來克服目前薄膜耐水性差的缺點(diǎn)，研究以雙醛淀粉(DAS)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、殼聚糖(CS)、坡縷石粘土(PGS)（凹凸棒土）為原料，通過它們之間的相互復(fù)配，制備了雙醛淀粉/聚乙烯醇、聚乙烯醇/羧甲基纖維素鈉/坡縷石和聚乙烯醇/殼聚糖/坡縷石三種生物可降解復(fù)合材料。通過傅立葉紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、熱重分析（TG），力學(xué)性能、耐水性能、及降解性能測(cè)試等分析測(cè)試手段對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試。具體研究結(jié)果如下： （1）通過高碘酸鈉的作用將玉米淀粉進(jìn)行氧化改性，采用流延法制備了雙醛淀粉/聚乙烯醇(DAS/PVA)完全生物降解塑料。經(jīng)添加黃麻纖維后，由于其表面具有較多的羥基，能夠提高DAS與PVA的共混相容性，在提高力學(xué)性能的同時(shí)，也提高了復(fù)合材料的耐水性。當(dāng)PVA含量為DAS的8%(w/w)、增塑劑為30%(w/w)、纖維為6%(w/w)時(shí)，復(fù)合薄膜的各項(xiàng)力學(xué)性能達(dá)到最佳水平，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)28.7MPa，斷裂伸長率為31.4%。在相對(duì)濕度(RH)為68%的條件下吸水率為16.8%，土壤掩埋30天后塑料薄膜降解率約為90%。 （2）采用溶液流延法制備了聚乙烯醇/羧甲基纖維素鈉/坡縷石(PVA/CMC/PG S)復(fù)合材料，考察了羧甲基纖維素鈉與聚乙烯醇的質(zhì)量比、坡縷石含量、增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶液pH值等因素對(duì)復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明：共混膜組分之間相容性良好，綜合力學(xué)性能比單一組分有所提高。當(dāng)添加PGS后可以使膜的力學(xué)性能及耐水性能顯著提高；PGS添加量為3%，交聯(lián)劑添加量為6%（wt%），體系的pH約為5，復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度可達(dá)9.9MPa，斷裂伸長率為320.9%，在RH=68%的條件下，吸水率為10.5%。通過熱力學(xué)、X-射線衍射、掃描電鏡分析，說明了PVA/CMC/PGS復(fù)合材料的各項(xiàng)性能均優(yōu)于PVA/CMC復(fù)合材料，主要原因在于一維納米纖維PGS與基體結(jié)合緊密，較好的對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了填充，在基體中可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分散。 （3）以聚乙烯醇、殼聚糖、坡縷石為原料通過共混法制備了聚乙烯醇/殼聚糖/坡縷石復(fù)合膜材料。當(dāng)體系中聚乙烯醇與殼聚糖的配比為9:1，，坡縷石加入量為PVA與CS干重的3%，增塑劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%，醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，復(fù)合膜的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到26.4MPa，斷裂伸長率為335.3%。通過X-射線衍射和掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)分析表明：PVA與CS具有較好相容性，沒有明顯的相分離，而坡縷石的加入則進(jìn)一步與PVA和CS中的游離羥基發(fā)生氫鍵作用，并形成特定的致密均一的結(jié)構(gòu)。 對(duì)以上所制備的復(fù)合材料進(jìn)行了土埋降解試驗(yàn)，結(jié)果表明：復(fù)合膜具有良好的生物降解性能。在可降解塑料行業(yè)中，尤其在一次性的包裝材料領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：聚乙烯醇 生物可降解 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TQ325.9
【目錄】：

• 目錄4-7
• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-39
• 1.1 引言12
• 1.2 生物降解高分子材料的介紹12-16
• 1.2.1 生物降解高分子材料定義12
• 1.2.2 生物降解高分子材料分類12-15
• 1.2.3 生物降解機(jī)理15-16
• 1.2.4 生物降解評(píng)價(jià)方法16
• 1.3 生物降解塑料研究及應(yīng)用現(xiàn)狀16-18
• 1.4 合成高分子在生物降解塑料中的應(yīng)用18-29
• 1.4.1 聚乙烯醇18-20
• 1.4.2 淀粉20-23
• 1.4.3 纖維素23-24
• 1.4.4 甲殼素24-26
• 1.4.5 坡縷石黏土26-29
• 1.5 生物降解材料研究中存在的問題和發(fā)展方向29-30
• 1.6 生物降解高分子材料開發(fā)前景與展望30
• 1.7 本課題的提出、主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)30-32
• 參考文獻(xiàn)32-39
• 第二章 聚乙烯醇/雙醛淀粉復(fù)合膜的制備及性能研究39-53
• 2.1 引言39-40
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)原料40-41
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備40
• 2.2.2 試驗(yàn)原料40-41
• 2.3 PVA/DAS 復(fù)合膜的制備及性能測(cè)試41-43
• 2.3.1 DAS 的制備及黃麻纖維的預(yù)處理41
• 2.3.2 PVA/DAS 復(fù)合膜的制備41
• 2.3.3 結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)試41-43
• 2.4 結(jié)果與討論43-50
• 2.4.1 力學(xué)性能測(cè)試43-46
• 2.4.2 傅立葉紅外光譜分析46
• 2.4.3 X-射線衍射分析46
• 2.4.4 掃描電鏡分析46-48
• 2.4.5 熱力學(xué)性能測(cè)試48
• 2.4.6 耐水性能測(cè)試48-49
• 2.4.7 降解性能測(cè)試49-50
• 2.5 本章小結(jié)50-51
• 參考文獻(xiàn)51-53
• 第三章 聚乙烯醇/羧甲基纖維素鈉/坡縷石復(fù)合膜的制備及性能研究53-69
• 3.1 引言53-54
• 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)原料54-55
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備54-55
• 3.2.2 試驗(yàn)原料55
• 3.3 PVA/CMC/PGS 復(fù)合材料的制備及性能測(cè)試55-57
• 3.3.1 PVA/CMC/PGS 復(fù)合膜的制備55-56
• 3.3.2 PVA/CMC/PGS 復(fù)合膜的性能測(cè)試56-57
• 3.4 結(jié)果與討論57-66
• 3.4.1 力學(xué)性能測(cè)試57-62
• 3.4.2 熱力學(xué)性能測(cè)試62
• 3.4.3 X-射線衍射分析62-63
• 3.4.4 掃描電鏡分析63-64
• 3.4.5 耐水性能的測(cè)試64-65
• 3.4.6 WVTR 測(cè)試65
• 3.4.7 降解性能的測(cè)試65-66
• 3.5 本章小結(jié)66-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 第四章 聚乙烯醇/殼聚糖/坡縷石復(fù)合膜的制備及性能研究69-81
• 4.1 引言69-70
• 4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)原料70
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備70
• 4.2.2 試驗(yàn)原料70
• 4.3 PVA/CS/PGS 復(fù)合材料的制備及性能測(cè)試70-71
• 4.3.1 PVA/CS/PGS 復(fù)合材料的制備70-71
• 4.3.2 PVA/CS/PGS 復(fù)合材料性能測(cè)試71
• 4.4 結(jié)果與討論71-79
• 4.4.1 力學(xué)性能的測(cè)試71-75
• 4.4.2 掃描電鏡分析75
• 4.4.3 熱力學(xué)性能測(cè)試75-76
• 4.4.4 X-射線衍射分析76-77
• 4.4.5 耐水性能的測(cè)試77-78
• 4.4.6 透濕性測(cè)試（WVTR）78
• 4.4.7 降解性能測(cè)試78-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 參考文獻(xiàn)80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-83
• 致謝83

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