淀粉/聚乳酸共混体系相容剂的制备及性能研究

论文摘要

本论文合成了支化聚乳酸（BPLLA）和淀粉-聚乳酸接枝共聚物,并作为淀粉/聚乳酸共混体系的相容剂,用于改善淀粉/聚乳酸共混物的界面粘结力以及耐水性和力学性能。以L-乳酸和多元醇为原料,采用直接熔融缩聚法合成了支化聚L-乳酸。用FTIR、1H NMR、GPC、粘度计等手段对聚合物进行了表征,并证明了支化结构的存在。所合成的BPLLA具有较低的熔融粘度和较高的溶解性,作为相容剂可明显地提高淀粉/聚乳酸共混物的耐水性。以辛酸亚锡为催化剂,淀粉、L-乳酸和少量促进剂为原料,采用直接缩聚法制得淀粉-聚乳酸接枝共聚物,其结构通过红外光谱和氢核磁共振谱得到了证明。并考察促进剂的种类和用量对接枝共聚反应中接枝率和接枝效率的影响。结果发现,对于同一促进剂当其用量达到0.3 wt%时接枝率达到最高点。借助XRD、SEM等表征手段探讨了淀粉的微波改性对其结构以及对接枝聚合参数的影响,结果表明微波改性降低了淀粉的结晶性,改性淀粉接枝聚乳酸的接枝率和接枝效率比原淀粉有了较大的提高。将上述支化聚乳酸和淀粉-聚乳酸接枝共聚物作为淀粉/聚乳酸共混物的相容剂,分别制备了淀粉/聚乳酸共混物,考察了不同的相容剂对共混物的界面粘结力、耐水性、力学性能等方面的影响。结果表明,支化聚乳酸可以明显地提高共混物的耐水性,而淀粉-聚乳酸接枝共聚物可有效地改善共混物的界面粘结力、耐水性和力学性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 目录
• 绪论
• 1.1 生物可降解材料
• 1.2 淀粉/聚乳酸共混材料
• 1.3 本课题的立论依据、研究思路及创新点
• 第1章 支化聚乳酸的合成与表征
• 1.1 前言
• 1.2 实验部分
• 1.2.1 试剂与原料
• 1.2.2 支化聚乳酸的合成
• 1.2.2.1 低分子量的支化聚乳酸的合成
• 1.2.2.2 高分子量的支化聚乳酸的合成
• 1.2.3 测试与表征
• 1.2.3.1 红外光谱分析
• 1.2.3.2 核磁共振波谱分析
• 1.2.3.3 差示扫描量热分析
• 1.2.3.4 凝胶渗透色谱分析
• 1.2.3.5 特性黏数的测定
• 1.2.3.6 表观粘度分析
• 1.2.3.7 接触角的测定
• 1.3 结果与讨论
• 1.3.1 支化聚乳酸的合成
• 1.3.2 支化聚乳酸的结构表征
• 1.3.3 支化聚乳酸的性能
• 1.4 本章小结
• 第2章 淀粉与聚乳酸接枝共聚物的合成与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 试剂与原料
• 2.2.2 淀粉的改性
• 2.2.3 淀粉与聚乳酸接枝共聚物的合成
• 2.2.3.1 淀粉与聚乳酸接枝共聚物的合成
• 2.2.3.2 淀粉接枝聚乳酸的纯化
• 2.2.4 测试与表征
• 2.2.4.1 红外光谱（FTIR）
• 2.2.4.2 X-射线衍射分析（XRD）
• 2.2.4.3 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 1H NMR）'>2.2.4.4 核磁共振波谱分析（¹H NMR）
• 2.2.4.5 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.2.5 接枝率和接枝效率的计算
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 接枝共聚物的合成
• 2.3.2 接枝共聚物的表征
• 2.3.2.1 接枝共聚物的红外光谱分析
• 2.3.2.2 淀粉接枝聚乳酸的核磁共振氢谱分析
• 2.3.2.3 X-射线衍射分析
• 2.3.2.4 扫描电镜分析
• 2.3.3 影响接枝率和接枝效率的因素
• 2.3.3.1 淀粉处理方式对接枝率和接枝效率的影响
• 2.3.3.2 促进剂的添加对接枝率和接枝效率的影响
• 2.3.3.3 其他因素对接枝率和接枝效率的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 相容剂在淀粉/聚乳酸共混体系中的应用
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 试剂与原料
• 3.2.2 淀粉/聚乳酸共混物的制备
• 3.2.2.1 添加支化聚乳酸的淀粉/聚乳酸共混物的制备
• 3.2.2.2 添加淀粉-聚乳酸接枝共聚物的淀粉/聚乳酸共混物的制备
• 3.2.3 测试与表征
• 3.2.3.1 共混物的差示扫描量热分析（DSC）
• 3.2.3.2 共混物的力学性能分析
• 3.2.3.3 共混物的扫描电镜分析（SEM）
• 3.2.3.4 共混物的吸水率的测定
• 3.2.3.5 共混物的接触角分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 支化聚乳酸对淀粉/聚乳酸共混物的影响
• 3.3.1.1 支化聚乳酸对共混物结晶行为的影响
• 3.3.1.2 支化聚乳酸对淀粉/聚乳酸共混物断面形态的影响
• 3.3.1.3 支化聚乳酸对淀粉/聚乳酸共混物耐水性的影响
• 3.3.2 接枝共聚物对淀粉/聚乳酸共混物的影响
• 3.3.2.1 接枝共聚物对淀粉/聚乳酸共混物断面形态的影响
• 3.3.2.3 接枝共聚物对共混物耐水性的影响
• 3.3.2.4 接枝共聚物对其共混物力学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历