淀粉-聚丙烯復(fù)合材料研究.pdf

1、隨著“白色污染”的日趨嚴(yán)重及人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，可生物降解的環(huán)境友好材料越來(lái)越受到人們青睞，淀粉(ST)由于其廣泛的來(lái)源，低廉的價(jià)格被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的生物降解材料之一，使得ST改性聚丙烯(PP)的研究也備受關(guān)注。由于ST與PP相容性差，嚴(yán)重阻礙了PP/ST復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用，為了開(kāi)發(fā)出低成本、性能優(yōu)良的PP生物降解塑料，迫切需要找出一條簡(jiǎn)便易行制備環(huán)境友好材料的方法。為此，本論文開(kāi)展了這方面的研究，主要內(nèi)容如下： 首先

2、，對(duì)ST進(jìn)行改性，采用雙螺桿擠出機(jī)共混擠出，制備了PP/ST復(fù)合材料，并對(duì)材料的性能進(jìn)行表征。測(cè)試結(jié)果表明采用物理法改性ST對(duì)PP/ST體系強(qiáng)度與韌性都有一定改善，當(dāng)改性劑(硅烷偶聯(lián)劑、單甘酯)用量大于1.0wt.％時(shí)效果較明顯，硅烷偶聯(lián)劑(KH550、KH570)、單甘酯(GMS)處理ST，體系拉伸強(qiáng)度分別提高了19％、22％和12.8％，缺口沖擊強(qiáng)度分別提高了21％、26％、16％;復(fù)合材料斷面SEM照片表明兩相相容性得到一定程度提

3、高，ST在PP基體中的分散性得到改善；復(fù)合材料TGA曲線發(fā)現(xiàn)材料熱穩(wěn)定性稍微有所提高。采用化學(xué)方法改性的ST對(duì)PP/ST復(fù)合材料強(qiáng)度與韌性都有較大提高，氧化、醋酸酯化、氧化酯化雙變性改性ST，復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度分別提高了約25％、20.5％、26％，沖擊強(qiáng)度分別提高了26.4％、30％、24.6％；TGA表明，材料起始分解溫度降低。 其次，以過(guò)氧化二異丙苯(DCP)為引發(fā)劑，馬來(lái)酸酐(MAH)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為接枝

4、單體，苯乙烯(St)為接枝共單體，對(duì)PP進(jìn)行了熔融接枝改性。利用靜態(tài)水接觸角、單體接枝率、衰減全反射傅立葉變換紅外光譜法(ATR-FTIR)對(duì)接枝PP進(jìn)行分析表征。研究結(jié)果表明，添加極性單體可有效降低制品表面水接觸角；共單體St的加入降低了水接觸角和提高了單體接枝率。當(dāng)DCP、GMA和St用量分別為0.3wt.％、6.0wt.％和3.Owt.％時(shí)，制的接枝PP(PP-g-(GMA-co-St》的單體接枝率最高為3.24％，比單獨(dú)使用3.

5、0wt.％GMA時(shí)提高了約2.5％。 最后，我們采用接枝PP(PP-g-(GMA-co-St》作為PP/ST體系的相容劑，考察接枝PP對(duì)PP/ST復(fù)合材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，接枝PP的加入比未加相容劑體系力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能有了明顯的提高，當(dāng)接枝PP的加入量為15wt.％時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了50％，缺口沖擊強(qiáng)度提高了約70％。SEM分析結(jié)果表明，接枝PP的加入提高了體系兩相的相容性，ST和PP之間已經(jīng)沒(méi)有了明顯的相

6、界面，基本上形成了均一體系。同時(shí)，我們也研究了在引發(fā)劑DCP存在下，使用GMA/St作為PP/ST體系的相容劑，通過(guò)雙螺桿擠出“一步法”接枝就地增容，實(shí)現(xiàn)了ST的熱塑化及ST與PP的復(fù)合，并對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)GMA/St“一步法”就地增容PP/ST與加入接枝PP相容劑具有相似的效，當(dāng)GMA含量為2.0wt.％時(shí)拉伸強(qiáng)度為33.54 MPa，缺口沖擊強(qiáng)度為5.08 KJ/m2，分別比不加相容劑體系提高了約50％和79％