聚乳酸聚已内酯热塑性淀粉全降解共混材料制备及性能研究.pdf

广西师范学院硕士学位论文
摘要

聚乳酸(PLA)无毒无刺激,具有优良的生物相容性,可被生物分解吸收,聚
己内酯(PCL)具有低熔点和高热稳定性特点,PLA 和 PCL 都易被分解为 CO2
和 H2O,不会对环境造成污染,但两者价格比较贵,限制了其广泛应用。淀粉价
格低廉可再生,对淀粉进行塑化处理得到易于加工的热塑性淀粉(TPS), 将 TPS
加入聚乳酸-聚己内酯共混来制备生物降解材料,不仅可降低材料的成本提高其
降解性能,还可以解决日益严重的环境污染问题缓解石油资源的压力。甲基丙烯
酸甲酯接枝乙烯辛烯共聚物(GPOE)用作增韧剂来进一步改善 PLA/TPS。
本论文以甘油为增塑剂,木薯淀粉为原料然后加入 PLA 或 PCL 中熔融共混制
备出热塑性淀粉/聚乳酸-聚己内酯生物可降解高分子共混材料,利用转矩流变仪
密练单元制备 PLA/TPS 共混材料并研究其加工条件,利用熔融指数仪研究共混材
料熔体的流动性(MFR),并研究了第三组分 GPOE 对其流动性的影响,PLA 和
PCL 的增加均能提高共混物的 MFR,PLA/TPS 由原来的 提高到
,PCL/TPS 由 到 ,另外,GPOE 对共混物的流
动性也起到了加快的作用,在 PLA/TPS 为 8:2 时共混物的熔融指数由原来的
增加到 g/10min,增高了 41%。
TPS 分别与 PLA 及 PCL 共混制备 PLA/TPS 以及 PCL/TPS 共混材料,分别研
究了两种材料的力学性能,微观形貌,热稳定性,降解性及耐水性。随着 PLA:
TPS 比例的增加,PLA/TPS 两元共混材料的力学性能,热稳定性,耐水性能随
之增加,在 9:1 时,材料拉伸强度达到 ,是 TPS 基体的 11 倍,弹性模
量达到 2615MPa,相对 TPS 基体增加了 20 倍,分解温度前,PLA 含量越大,
共混物热稳定性越好,配比为 7:3 的共混物重量损失最高大约为 15%,纯 PLA
的重量损失最小仅为 2%,说明 PLA 对 TPS 起了增强作用,共混物料的相容性
有了很大的提高。PCL/TPS 共混材料的力学性能和降解性能随着比例的 PLA:
TPS 增加而减小,在 1:9 时,材料拉伸拉伸强度为 MPa,弹性模量为 646 MPa,
均为 TPS 基体的 5 倍,热稳定和耐水性能提高,是因为 PCL 本身就良好的热稳
定性和优良的耐水性。
GPOE 的加入均改善了材料的微观形貌提高了材料的力学性能,9:1 的
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PLA/TPS/GPOE 拉伸强度达到 ,弹性模量 2778MPa , SEM 显示
PLA/TPS/GPOE 三元共混材料比 PLA/TPS 两元共混材料的缝隙要少,更加紧密
结实,GPOE 与 TPS 中的甘油反应使得材料相容性变得更好。相对于 PCL/TPS,
PCL/TPS/GPOE 强度可达 ,提高了 67%,模量可达 1684MPa,增加了
160%,共混材料的断面由脆性断裂变为韧性断裂,说明 PCL/TPS/GPOE 的韧性
大于 PCL/TPS,GPOE 中的 GMA 与 TPS 中甘油反应,导致甘油从 TPS 中部分
析出,淀粉中的甘油含量减小使淀粉吸水率变大,从而导致三元共混材料吸水率
增大。

关键词:聚乳酸;聚己内酯;热塑性淀粉;GPOE;共混材料















II
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Abstract


Polylacticacid(PLA) has many advantages, such as non-toxic, no stimulation,
excellent patibility plete biodegradable, etc; polycaprolactone (PCL)
has low melting point and high thermal stability; both of them can be ecomposed
into water and carbon dioxide. But PLA and PCL are very expensive which was
limiting their wider applications. Starch is a nature pol