基于聚乳酸與大豆分離蛋白共混制備可降解塑料的性能及形態(tài)學(xué)研究.pdf

1、由于石油化工產(chǎn)品的使用而導(dǎo)致的全球范圍環(huán)境污染，生物可降解塑料日益受到人們重視。聚乳酸因其優(yōu)良的物理力學(xué)性能和機(jī)械加工性能，被認(rèn)為是石油基塑料的良好替代品。由于聚乳酸價格昂貴，限制了其進(jìn)一步推廣應(yīng)用。本課題研究將聚乳酸(PLA)與大豆分離蛋白(SPI)共混制備生物質(zhì)塑料，目的在于降低聚乳酸的成本，改善純大豆蛋白塑料的力學(xué)強(qiáng)度和耐水性。本課題的研究對減少過分依賴不可再生的化石資源和減輕環(huán)境污染壓力、緩解“白色污染”，對促進(jìn)農(nóng)副產(chǎn)品向高附加

2、值的生物質(zhì)材料和石油基塑料替代品轉(zhuǎn)化具有重要的研究價值和應(yīng)用意義。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)PLA/SPI共混物的力學(xué)性能及形態(tài)結(jié)構(gòu)研究
　　 PLA和SPI以100/0，90/10，75/25，和60/40的比例在熔融狀態(tài)下相混合，在一定的工藝條件熱壓成型。結(jié)果表明，隨著SPI含量的增加，共混物的力學(xué)性能顯著降低。當(dāng)還原劑亞硫酸氫鈉(NaHSO3)的濃度為0.5％和0.25％時，共混物的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸

3、長率達(dá)到最大，分別為43.87MPa和3.27％。相容劑二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)顯著增強(qiáng)了共混物的力學(xué)性能。掃描電子顯微圖的結(jié)果也表明兩相的界面張力明顯減小。所有樣品都具有較高的脆性，表現(xiàn)為楊氏模量較高，斷裂伸長率則較低(1.62％—4.46％)。相對于PLA/SPI共混物，加入了還原劑和增容劑的共混物具有較低的吸水率和更好的穩(wěn)定性。
　　 利用SAS軟件對PLA/SPI共混物的力學(xué)性能結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)NaHSO3濃度為0.

4、25％或0.5％時，PLA/SPI共混物的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率達(dá)到最高，且與其他濃度的差異顯著。固定Na/HSO3濃度為0.5％，當(dāng)MDI濃度為0.5％—2％，PLA/SPI共混物的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率沒有顯著差異，但都顯著高于MDI濃度為0.25％的共混物。
　　 (2)PLA/SPI共混物的熱性能研究
　　 采用差示掃描量熱儀(DSC)分析PLA/SPI共混物的熱學(xué)性能，包括材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、冷結(jié)晶溫度、熔融溫度

5、、比熱等等；利用熱重分析儀(TGA)研究還原劑及增容劑的含量對共混物熱穩(wěn)定性的影響：利用動態(tài)機(jī)械分析儀(DMA)研究PLA/SPI共混物隨時間、溫度變化的力學(xué)性能。結(jié)果表明，隨著SPI含量的增加，共混物中PLA熔融溫度降低；當(dāng)NaHSO3含量增加到0.25％，共混物中PLA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、冷結(jié)晶溫度和熔融溫度都有所增加。繼續(xù)增加NaHSO3的濃度(0.5％—3％)，共混物的上述熱學(xué)性能指標(biāo)則基本沒有變化；添加MDI的共混物中的PLA玻