落麻纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、淀粉作為一種來源廣泛、價(jià)格低廉、綠色環(huán)保的材料，是最具潛力的可完全降解材料之一，但由于耐水性能和機(jī)械性能較差，限制其廣泛應(yīng)用。選擇性能良好、資源豐富、可再生、可降解的落麻纖維為增強(qiáng)材料，提高熱塑性淀粉的性能，對(duì)淀粉基塑料在農(nóng)業(yè)、包裝等領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　為此，本課題根據(jù)熱塑性淀粉的成型機(jī)理，在熱力場和機(jī)械力作用下加入增塑劑，用螺桿擠出方法制備熱塑性淀粉。并以甘油、山梨醇、尿素作為復(fù)合增塑劑制備熱塑性淀粉，探究

2、復(fù)合增塑劑配比對(duì)淀粉的塑化效果。用苧麻落麻纖維為增強(qiáng)體，制備熱塑性淀粉基可完全降解復(fù)合材料，探究纖維長度和纖維含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和耐水性能的影響。通過性能測試與表征，可以得出:
　　利用螺桿擠出方法制備熱塑性淀粉時(shí)，拉伸測試結(jié)果顯示所得材料具有一定的力學(xué)性能。紅外光譜分析顯示增塑劑與淀粉分子內(nèi)和分子間羥基形成氫鍵，掃描電子顯微鏡圖像顯示所得材料截面為一個(gè)光滑平整的面，X射線衍射顯示淀粉原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)消失，熱重分析顯示材料熱穩(wěn)定

3、性提高。說明在熱力場、剪切力同時(shí)存在的情況下，增塑劑可以破壞淀粉分子的球晶結(jié)構(gòu)，淀粉達(dá)到無序化，形成熱塑性淀粉。
　　以甘油、尿素、山梨醇為復(fù)合增塑劑制備的熱塑性淀粉的拉伸性能測試結(jié)果顯示:山梨醇可有效提高熱塑性淀粉的韌性，尿素使其強(qiáng)度顯著提高，復(fù)合增塑劑具有協(xié)同加和效應(yīng)，當(dāng)甘油/山梨醇/尿素比例為4/3/3時(shí)，熱塑性淀粉的力學(xué)性能最優(yōu)，拉伸強(qiáng)度為13.3MPa。通過對(duì)不同配比復(fù)合增塑劑制備的熱塑性淀粉進(jìn)行掃描電子顯微鏡、紅外光譜

4、、X射線衍射等表征分析發(fā)現(xiàn)復(fù)合增塑劑可以與淀粉分子形成更強(qiáng)的氫鍵作用，并且尿素的加入抑制了淀粉的回生現(xiàn)象。
　　對(duì)苧麻落麻纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉基復(fù)合材料的拉伸性能和力學(xué)性能測試結(jié)果顯示，復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著纖維長度和含量的增加而提高，拉伸強(qiáng)度在纖維長度為9mm，含量為20％時(shí)可達(dá)到25.14MPa，接近于未加入纖維時(shí)的2倍。通過表征可得纖維增強(qiáng)體與基體具有一定相互作用，可以形成良好的界面結(jié)合。接觸角測試、吸水率測試結(jié)果表明復(fù)合材料