淀粉基全生物降解膜的制备及表征

论文摘要

淀粉这类来源广泛的天然高分子多糖,是生物质材料较理想的选择之一。然而由于淀粉自身的多羟基结构和结晶规整排列,以及由此带来的许多特性,限制了淀粉基全生物降解膜的使用性能。为此,本文以淀粉为原料,聚乙烯醇为增强剂,添加二氧化硅溶胶,采用溶胶凝胶法制备淀粉基全生物降解膜。主要实验结果如下:1.淀粉基全生物降解膜的制备工艺优化（1）对淀粉基全生物降解膜力学性能的测试和膜表面形貌的观察表明料液浓度为8%时制备的淀粉基全生物降解膜的力学性能最佳,其拉伸强度和断裂伸长率分别为7.9MPa和171%。（2）在实验室条件下,较高的搅拌速度（较长的搅拌时间）可以提高淀粉基全生物降解膜的力学性能,但是当搅拌速度＞500转/min（搅拌时间＞120min）时对膜的力学性能提高不明显。（3）淀粉基全生物降解膜红外光谱的分析和力学性能的测试表明,随着干燥温度的上升膜中的结晶结构增加,拉伸强度增加,但是断裂伸长率严重下降,而且在40-90℃干燥条件下膜的拉伸强度增加不明显。2.溶胶凝胶法制备二氧化硅改性淀粉基全生物降解膜（1）通过溶胶凝胶法制备了淀粉基全生物降解膜,并考察了二氧化硅对膜使用性能的影响。实验结果表明:二氧化硅的添加能够明显的改善膜的物理性能,对降解性能无影响;通过紫外加速老化试验证明二氧化硅能够延缓膜的老化。（2）利用红外光谱、扫描电镜和能谱分析等手段对淀粉基全生物降解膜进行表征,结果表明:通过溶胶凝胶的制备过程,膜中二氧化硅与淀粉、聚乙烯醇形成凝胶网络结构;二氧化硅能够促进膜中结晶结构的形成;凝胶网络结构是二氧化硅增强淀粉基全生物降解膜使用性能的首要因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1 概述
• 2 淀粉基降解塑料的种类与研究现状
• 2.1 淀粉填充型生物降解材料
• 2.1.1 物理改性
• 2.1.2 化学改性
• 2.1.3 存在问题
• 2.2 完全生物降解淀粉基塑料
• 2.2.1 淀粉与可降解高聚物共混
• 2.2.2 全淀粉塑料
• 2.2.3 淀粉与其它天然高分子降解物质共混
• 3 纳米材料在淀粉基降解塑料中的应用
• 3.1 纳米蒙脱土/热塑性淀粉复合材料的研究进展
• 3.1.1 纳米蒙脱土简介
• 3.1.2 纳米蒙脱土/热塑性淀粉复合材料的制备方法
• 3.2 纳米二氧化硅/热塑性淀粉复合材料的研究进展
• 3.2.1 纳米二氧化硅简介
• 3.2.2 纳米二氧化硅改性淀粉基降解材料的制备方法
• 4 本文研究内容
• 第一章 实验室制备淀粉基全生物降解膜的工艺优化
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料与试剂
• 1.2 主要仪器
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 淀粉基全生物降解膜的制备
• 1.3.2 膜拉伸强度和断裂伸长率的测定
• 1.3.3 膜透光率的测定
• 1.3.4 膜吸水率的测定
• 1.3.5 红外光谱表征
• 1.3.6 膜的微观形貌
• 1.3.7 初显分离时间和沉降率的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 料液浓度对淀粉基全生物降解膜物理性能的影响
• 2.1.1 料液浓度对淀粉基全生物降解膜力学性能的影响
• 2.1.2 不同料液浓度制备淀粉基全生物降解膜的表面形貌
• 2.2 不同搅拌强度对淀粉基全生物降解膜物理性能的影响
• 2.2.1 不同搅拌速度对淀粉基生物可降解流延膜物理性能的影响
• 2.2.2 搅拌时间对淀粉基全生物降解膜物理性能的影响
• 2.3 不同干燥温度对淀粉基全生物降解膜物理性能的影响
• 2.3.1 不同干燥温度对淀粉基全生物降解膜力学性能的影响
• 2.3.2 红外光谱法计算不同干燥温度下膜的结晶变化
• 3 结论
• 第二章 纳米二氧化硅对淀粉基全生物降解膜性能的影响
• 0 引言
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料与试剂
• 1.2 主要仪器
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 纳米二氧化硅溶胶的制备及表征
• 1.3.2 淀粉基全生物降解膜的制备
• 1.3.3 淀粉基全生物降解膜物理性能的测定
• 1.3.4 淀粉基全生物降解膜生物降解性能的研究
• 1.3.5 淀粉基全生物降解膜的显微镜观察
• 1.3.6 淀粉基全生物降解膜的表面元素分析
• 1.3.7 淀粉基全生物降解膜的红外光谱分析
• 1.3.8 淀粉基全生物降解膜的老化研究
• 2 结果与分析
• 2.1 纳米二氧化硅溶胶的制备及表征
• 2.1.1 纳米二氧化硅溶胶的制备
• 2.1.2 纳米二氧化硅溶胶的表征
• 2.2 二氧化硅对淀粉基全生物降解膜物理性能的影响
• 2.2.1 淀粉基全生物降解膜的力学性能
• 2.2.2 淀粉基全生物降解膜的光学性能
• 2.2.3 淀粉基全生物降解膜的防水性能
• 2.3 淀粉基全生物降解膜的降解性能
• 2.4 淀粉基全生物降解膜的老化性能
• 2.4.1 淀粉基全生物降解膜老化后力学性能的变化
• 2.4.2 淀粉基全生物降解膜老化后的红外光谱分析
• 2.4.3 淀粉基全生物降解膜老化后的结晶性能分析
• 2.5 淀粉基全生物降解膜的表面元素分析
• 2.6 淀粉基全生物降解膜的显微镜观察
• 2.7 淀粉基全生物降解膜的红外光谱分析
• 3 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢