低分子量淀粉的制备、表征及性能研究

摘要

为了解决通用塑料的使用带来的污染问题，人们研究和开发了一系列的可降解材料。淀粉是一种天然高分子，来源丰富，价格便宜，可循环再生，易降解且降解周期短，降解物无污染，因此引起了人们的广泛关注，以期待获得一种高性价比的淀粉基可降解材料。但是，天然淀粉的结晶度达到了20％-45％，分子链上带有大量的羟基，分子间作用力较强，熔融温度较高，且在熔融之前就已经分解，因而难以直接加工。通常是添加一些增塑剂(甘油，乙醇胺及甲酰胺等)来削弱淀粉分子间的相互作用，使得淀粉能够像传统塑料一样进行热塑性加工，一般称为热塑性淀粉(TPS)，TPS是一种可以完全降解的材料。另外，淀粉与通用塑料的共混也是获得可降解材料的一种方法，比如淀粉/聚乙烯共混物。 本文为了解决大分子链的淀粉加工困难的问题，制备了分子链相对较短低分子量淀粉，并作了进一步的应用研究。包括： 1、在糊化温度以上，通过柠檬酸和剪切的作用制得低分子量的淀粉(低分子量淀粉，LS)，考察了反应条件的影响，并对其表征。LS的分子间作用力更强，分子链聚集在一起，分子中没有出现酯基和羧基； 2、用甘油对LS增塑，考察了热塑性低分子量淀粉(TPLS)的加工性能及力学性能等。在高的剪切速率时，TPLS具有更好的加工性能；相对于TPNS(热塑性天然淀粉)，TPLS的拉伸强度增加而断裂伸长率降低； 3、制备了低分子量淀粉与聚乙烯的共混物，考察了两者的界面黏合力。LS与PE的相容性没有明显的提高。

目录

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第一章绪论

1.1淀粉的性能与应用

1.1.1淀粉的结构

1.1.2淀粉的性能

1.1.3淀粉的应用

1.2淀粉的改性

1.2.1淀粉的改性方法

1.2.2淀粉分子量的降低改性

1.3淀粉基生物降解材料

1.3.1淀粉基生物降解材料的种类及研究概况

1.3.2热塑性淀粉的研究

1.3.3淀粉/聚乙烯共混物

1.4本课题的设想及研究内容

第二章实验部分

2.1主要原料

2.2实验仪器与设备

2.3材料的制备

2.3.1低分子量淀粉的制备

2.3.2低分子量淀粉的塑化

2.3.3低分子量淀粉/低密度聚乙烯共混物的制备

2.4性能测试

2.4.1分子量的表征

2.4.2力学性能

2.4.3流变性能

2.4.4热性能

2.4.5结晶性能(XRD)

2.4.6红外分析(FTIR)

2.4.7扫描电镜(SEM)

2.4.8降解性能

2.4.9耐水性

第三章结果与讨论

3.1低分子量淀粉的制备与研究

3.1.1反应时间对低分子量淀粉的影响

3.1.2反应温度对低分子量淀粉的影响

3.1.3柠檬酸用量对低分子量淀粉的影响

3.1.4小结

3.2热塑性低分子量淀粉的研究

3.2.1加工性能研究

3.2.2力学性能

3.2.3热塑性淀粉的结构

3.2.4耐水及降解性能

3.2.5机理分析

3.2.6小结

3.3淀粉共混性能的研究

3.3.1淀粉共混物加工性能及相容性的研究

3.3.2淀粉共混物表观形貌的研究

3.3.3小结

第四章结论

参考文献

致谢

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