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热塑性淀粉的制备及其结构与性能的研究
来源:江阴市悦川降解材料有限公司  点击:11

  热塑性淀粉主要制备技术包括接枝技术、共挤出技术、模压技术等。共挤出技术以玉米淀粉为主要原材料,经干燥后与甘油相混合,再放入双螺杆型挤出机进行共挤出操作,*后制得热塑性淀粉。热塑性淀粉具有吸水性强、机械性能差等缺点,在制备过程中加入增塑剂能有效改善其性能,二甲基亚砜(DMSO)增塑剂、天然纤维增塑剂都具有极好强化效果。近年来,我国热塑性淀粉制备技术不断创新突破,为行业发展提供动力。

  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。通过添加小分子的增塑剂,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水性能较差,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和耐水性能上。 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。通过DSC、XRD、SEM对天然淀粉的塑化机理进行了研究。结果表明,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TPS,其拉伸强度随甘油用量增加而降低,断裂伸长率增加,随甘油用量增加材料的吸水性增强。

  为了提高热塑性淀粉的性能,使用甲酰胺和己内酰胺为复配增塑剂制备了TPS/PVA共混材料。研究了增塑剂和PVA的种类、用量对共混材料的结构和性能的影响。研究表明:己内酰胺用量过多会导致TPS/PVA在拉伸时发白,损害共混材料的断裂伸长率;PVA的添加能有效地改善热塑性淀粉的力学性能,TPS的断裂伸长率提高的尤为明显;TPS/PVA的吸水性会随PVA用量的增加而增加;醇解度不同的PVA与淀粉的共混效果有明显的区别,DSC、DMTA和SEM的测试结果表明PVA1795与淀粉的混合效果*好。 尽管PVA有效地改善了TPS的力学性能,但是TPS/PVA的力学性能和耐水性能依然不尽如人意。使用壳聚糖、水溶性PVA对蒙脱土进行了插层改性,XRD结果显示,只有水溶性的PVA略微增加了蒙脱土的层间距。通过添加纳米二氧化硅、蒙脱土和竹纤维制备了TPS/PVA基复合材料。

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