热塑性淀粉的制备及其结构与性能的研究

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1、一，IT 大弊一，I 犬学 硕士学位论文专四川大学硕士学位论文热塑性淀粉的制备及其结构与性能的研究材料学专业研究生张同心指导教师包建军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( 2 0 “ - 4 5 ) 。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

2、变仪，在增塑剂的存在下制备了热塑性淀粉。通过D S C 、X R D 、S E M 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T P S ，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T P S P V A 共混材料。研究了增塑剂和P V A 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T P S P V A 在拉伸时发白，损害共混材料的断裂伸长率；P V A 的添

3、加能有效地改善热塑性淀粉的力学性能，T P S的断裂伸长率提高的尤为明显；T P S P V A 的吸水性会随P V A 用量的增加而增加；醇解度不同的P V A 与淀粉的共混效果有明显的区别，D S C 、D M T A 和S E M的测试结果表明P V A l 7 9 5 与淀粉的混合效果最好。尽管P V A 有效地改善了T P S 的力学性能，但是T P S P V A 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P V A 对蒙脱土进行了插层改性，X R D 结果显示，只有水溶性的P V A 略微增加了蒙脱土的层间距。通过添加纳I婴型查堂堡主兰垡丝苎米二氧化硅、蒙脱土和竹纤维

4、制备了T P S P V A 基复合材料。研究了复合材料的力学性能、流变性能和吸水性能。结果表明，在熔融制备T P S 蒙脱土复合材料过程中，蒙脱土的层间距进一步扩大，而T P S P V A 蒙脱土复合材料中的蒙脱土层间距没有变化；添加少量二氧化硅和蒙脱土能够提高T P S P V A 的力学性能，表面改性后的二氧化硅减少了粒子问的团聚，对聚合物基体力学性能的提高幅度最大；复合材料的加工性能良好，纳米粒子和竹纤维的添加使聚合物熔体的非牛顿性增加，对剪切速率的依赖性增强；吸水性能显示，蒙脱土、二氧化硅能明显提高T P S 的耐水性。本文的研究结果为进一步研究热塑性淀粉材料，制各综合性能优异的生

5、物降解材料提供了理论和实践基础。关键词：热塑性淀粉塑化聚乙烯醇共混无机纳米粒子复合材料四川大学硕士学位论文AS t u d yO HP r e p a r a t i o n ，P r o p e r t i e sa n dS t r u c t u r eo fT h e r m o p l a s t i cS t a r c hA b s t r a c tS t a r c hi sal o wc o s t ，r e n e w a b l ea n db i o d e g r a d a b l em a t e r i a l N a t i v es t a r c hu

6、s u a l l yh a saf o r mo fi s o l a t a b l eg r a n u l e ，w h i c hi ss e m i - c r y s t a l l i n e 丽t hae r y s t a l l i n i t yo f2 0 4 5 T h eh y d r o g e nb o n di n t e r a c t i o nb e t w e e ns t a r c hm a c r o m o l e c u l e si ss t r o n gw h i c hh i n d r a n c et h em o l e c

7、u l em o v e m e n ta n dg i v e sn a t i v es t a r c hap o o rp r o c e s s i n ga b i l i t y T h e r m o p l a s t i cs t a r c h s ) c a nb eo b t a i n e db yd e s t r u c t i o no ft h eg r a n u l e si nt h ep r e s e n c eo fu n d e rh e a ta n ds h e a rs t r e s s B u tt h ep o o rm e c h

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10、l e c t r o nM i c r o s c o p e ( S E M ) T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep l a s t i c a t i o no fs t a r c hi saj i o n te f f o r to f h e a t ，s h e a rs t r e s sa n dp l a s t i c i z e r s At y p i c a lt h e r m o p l a s t i cs t a r c hW a sp r e p a r e du s e dG l y c e r

11、o la n dw a t e ra sc o m p l e xp l a s t i c i z e r T h et e n s i l es t r e n g t ha n dw a t e rr e s i s t a n c eo ft h i sT P Sd e c r e a s ea n dt h ee l o n g a t i o na tb r e a ki n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s i n gc o n t e n t so f g l y c e r 0 1 I no r d e r t o i m p r o

12、v e t h e p e r f o r m a n c e o f T P S ，P o l y v i n y l a l c o h o l W a sb l e n d e d w i t hT P Sb ym e l tp r o c e s s i n gu s e df o r m a m i d ea n dc a p r o l a e t a ma sc o p l a s t i c i z e r T h ee f f e c to fP V Aa n dp l a s t i c i z e ro nt h ep r o p e r t i e sa n dm o

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15、 M Ta n db a m b o of i b e rw e r ep r e p a r e df o rb e t t e r四川大学硕士学位论文p e r f o r m a n c ee s p e c i a l l yt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dh y a r o p h i l i c i t y C h i t o s a na n dw a t e r - s o l u b i l i t yP V Aw e r eu s e dt oa c t i v a t em o u t m o d l l o

16、 n i t e ( M l v r D O n l yw a t e r - s o l u b i l i t yP V Ai n t e r c a l a t e di n t ol a y e r so f M 盯a n dd - s p a c i n go f l a y e r sw o u l db ei n c r e a s e di nt h e r m o p l a s t i cs t a r c hp r o c e s s i n g A d d i n go fs i l i c aa n dM M Tc a ni m p r o v et h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fT P S P V A S u r f a c em o d i f i c a t i o nb yc o u p l i n ga g e n tw i l lr e d u c et h ea g g r e g a t i o no fs