玉米全粉/PVA共混膜的制备及性能研究

摘要

塑料制品因使用轻便、机械强度高、防水耐用、化学性质稳定、制造成本低得到广泛使用，但由于传统塑料不易降解，由此带来的“白色污染”给生态环境带来越来越大的压力，同时传统塑料的生产原料主要来自有限的化石资源，为解决资源与环境问题，研发降解塑料显得尤为重要。淀粉类天然生物质来源广泛，再生性能好，是生产降解塑料较理想的原料。本实验以玉米全粉为基质，与聚乙烯醇(PVA)共混，辅以增塑剂、增强剂、交联剂等对共混膜的性能进行改善，研究了各组分对共混膜性能的影响，并通过正交实验对共混膜的配方及工艺条件进行优化。
　　在三乙醇胺单一增塑体系中，以玉米全粉和PVA为主要基质制备共混膜，PVA的质量分数对共混膜的性能影响十分显著，随PVA含量的增加共混膜的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和共混膜的均一性均呈上升趋势，吸水率、水蒸气透过率及共混膜的降解性能则有所下降，杨氏模量随PVA质量分数不同基本保持不变。增塑剂三乙醇胺可提高膜的柔韧性，增加膜的断裂伸长率和吸水率，降低直角撕裂强度和杨氏模量，其加入量1.5 ml时共混膜的拉伸强度为14.08 MPa;适量的羧甲基纤维素(CMC)能提高共混膜的力学性能，过量会使断裂伸长率明显下降;交联剂硼砂可提高共混膜的拉伸强度和耐水性能，交联时间的延长有利于拉伸强度增加和吸水率的降低。
　　在三乙醇胺分别与山梨醇、聚乙二醇400、尿素、乙二醇、丙二醇及甘油组成的二元复合增塑体系中，山梨醇和乙二醇能显著提高共混膜的拉伸强度。在三乙醇胺-山梨醇-乙二醇三元增塑体系中，较高比例的三乙醇胺有利于促进交联反应的进行，但硼砂的用量也较多。在三元增塑体系下以玉米粉/PVA与琼脂共混，膜的机械性能有明显的改善，拉伸强度可达28 MPa左右，强度、韧性及耐水性均较理想。基质的量会影响共混膜性能，基质5.5g时膜拉伸强度30 MPa左右。
　　由共混膜的微观形态，体系中PVA比例较高时，玉米粉分散良好，体系的分散性和均匀性较好。降解实验表明，PVA的降解能力不及玉米粉，在饱和湿度环境下，玉米粉比例越高，共混膜越易受到霉菌的侵袭，降解性能越好。红外光谱显示，玉米全粉共混成膜后，淀粉分子链中大量的游离及缔合氢键发生取代反应，氢键数量减少，且有酯基的生成，有利于降低膜的亲水性，同时B-O键的生成表明硼砂有一定的交联作用。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 塑料制品的使用现状

1．2 生物可降解塑料概况

1．3 生物可降解塑料的研究进展

1．3．1 增塑剂对可生物降解膜的改性

1．3．2 交联剂对可生物降解膜的改性

1．3．3 多组分共混对可生物降解膜的改性

1．3．4 增强剂对可生物降解膜的改性

1．3．5 分散剂对可生物降解膜的改性

1．3．6 乳化剂对可生物降解膜的改性

1．3．7 其他添加剂对可生物降解膜的改性

1．4 研究的意义和内容

1．4．1 研究的意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 研究方案

2．单一增塑体系下玉米全粉／PVA共混膜的制备及其性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及试剂

2．2．2 实验仪器和设备

2．2．3 样品制备方法

2．2．4 性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 玉米全粉与PVA比例对共混膜性能的影响

2．3．2 三乙醇胺的含量对共混膜性能的影响

2．3．3 羧甲基纤维素对共混膜性能的影响

2．3．4 交联剂硼砂的添加对共混膜水溶性的影响

2．3．5 硼砂的含量对共混膜性能的影响

2．3．6 交联时间对共混膜性能的影响

2．3．7 FTIR分析

2．3．8 正交实验

2．4 小结

3 多元增塑体系下共混膜的制备及其性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 主要仪器

3．2．3 样品制备

3．2．4 性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．2 三乙醇胺-聚乙二醇400复配增塑剂对共混膜性能的影响

3．3．3 三乙醇胺-尿素复配增塑剂对共混膜性能的影响

3．3．4 三乙醇胺-乙二醇复配增塑剂对共混膜性能的影响

3．3．5 三乙醇胺-丙二醇复配增塑剂对共混膜性能的影响

3．3．6 三乙醇胺-甘油复配增塑剂对共混膜性能的影响

3．3．7 三乙醇胺-山梨醇-乙二醇三元复配增塑剂对共混膜性能的影响

3．3．8 硼砂含量对三元复配增塑体系下对共混膜性能的影响

3．3．9 三元复合增塑体系下玉米全粉与壳聚糖比例对共混膜性能的影响

3．3．10 三元复合增塑体系下玉米全粉与明胶比例对共混膜性能的影响

3．3．11 三元复合增塑体系下玉米全粉与海藻酸钠比例对共混膜性能的影响

3．3．12 三元复合增塑体系下玉米全粉与琼脂比例对共混膜性能的影响

3．3．13 三元复合增塑体系下三组分共混体系中成膜基质含量对共混膜性能的影响

3．3．14 三元复合增塑体系下三组分共混体系中蒸馏水的量对共混膜性能的影响

3．3．15 三元复合增塑体系下共混膜正交试验结果及分析

3．4 小结

4 结论和展望

4．1 主要结论

4．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间研究成果