淀粉聚乳酸共混材料的制備及力學(xué)性能的研究(共27頁(yè))

1、論文題目PAGE 18湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE - 8 -（2014屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(shj)（論文）資料題目名稱(chēng)：淀粉/聚乳酸共混材料的制備及力學(xué)性能的研究學(xué)院（部）：專(zhuān)業(yè)：學(xué)生姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師姓名：職稱(chēng)：職稱(chēng)：最終評(píng)定成績(jī)：湖南工業(yè)(gngy)大學(xué)教務(wù)處xxxxxxxx大學(xué)(dxu)本科畢業(yè)論文(b y ln wn)（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明本人(bnrn)鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），題目淀粉/聚乳酸共混材料的制備及力學(xué)性能的研究是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文章以明確方式注明。除此之外，本論文（設(shè)計(jì)

2、）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。本人完全意識(shí)到本聲明應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。作者簽名：（此處連同下面的日期用手寫(xiě)）日 期： 年 月 日湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE 34PAGE IV 摘 要淀粉、聚乳酸都是可降解生物(shngw)材料，淀粉(dinfn)價(jià)格低廉，具有良好的生物(shngw)相容性和生物降解性。聚乳酸價(jià)格貴通過(guò)將淀粉聚乳酸共混來(lái)降低生產(chǎn)成本，共混體系中存在的是親水性差的淀粉顆粒與疏水性的聚乳酸的共混界面作用力弱。因此對(duì)淀粉增韌改性是國(guó)內(nèi)洋酒的重點(diǎn)。本文主要是對(duì)淀粉進(jìn)行增韌改性，研究共混改性后對(duì)力學(xué)性能的影響。首先是制備不同含量的淀粉/聚乳酸共混材料，通過(guò)

3、雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出、造粒，在通過(guò)注塑機(jī)將共混材料注塑成樣條，對(duì)注塑的樣條進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，檢測(cè)其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率。選出性能做好的一組材料，得到最佳的加工工藝。研究結(jié)果表明：在淀粉/聚乳酸共混體系中，隨著偶聯(lián)劑與納米二氧化硅的增加，共混體系出現(xiàn)了曲線形的變化，隨著聚乳酸含量的增加斷裂伸長(zhǎng)率升高在降低，由此得到了偶聯(lián)劑、納米二氧化硅的最佳配比，淀粉與甘油含量的最佳配比。由力學(xué)性能得到淀粉材料通過(guò)改性后的力學(xué)性能優(yōu)于沒(méi)有改性前，有明顯的斷裂伸長(zhǎng)率，緩解了全淀粉斷裂伸長(zhǎng)率低的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：可降解材料；淀粉；聚乳酸；納米二氧化硅ABSTRACTStarch, biological material

4、 is biodegradable poly (lactic acid) (PLA), starch price is low, has good biocompatibility and biodegradability. Polylactic acid expensive by starch blending with poly (lactic acid) (PLA) to reduce the cost of production, blending system is poor hydrophilicity of starch granules and hydrophobic forc

5、es weak blend of poly (lactic acid) (PLA) interface. Therefore the toughening modification of starch is the focus of foreign wine in China. This article is mainly to toughening modification of starch, study the effect of blending modification on mechanical properties. The first is the preparation of

6、 different content of starch/polylactic acid blend material, through the twin screw extruder extrusion and granulation, in through the injection molding machine will blend material injection into spline, spline with mechanics performance test of injection molding, testing the tensile strength, elong

7、ation at break. Choose the performance of a group of materials, the best processing technology.Research shows that the starch/polylactic acid blend system, with the increase of adding coupling agents and nano silicon dioxide, blending system appeared the change of the curve, with the increase of pol

8、ylactic acid content in the elongation at break increased in the lower, the resulting optimal formula of the coupling agent, nanometer silicon dioxide, the optimal proportion of starch and glycerol content. Of the modified starch can be obtained through the mechanical properties of materials by mech

9、anical performance is better than no before modification, elongation at break, obviously alleviate the whole starch characteristics of low elongation at break.Keywords: biodegradable materials; starch; polylactic acid; nano-silica目 錄 TOC o 1-3 u 第1章 緒論(xln) PAGEREF _Toc388742190 h 11.1 引言(ynyn) PAGE

10、REF _Toc388742191 h 11.2 淀粉(dinfn)改性機(jī)理 PAGEREF _Toc388742192 h 11.3 淀粉的熱塑性機(jī)理 PAGEREF _Toc388742193 h 21.3.1 淀粉塑化 PAGEREF _Toc388742194 h 21.3.2 物理增塑 PAGEREF _Toc388742195 h 31.3.3 化學(xué)增塑 PAGEREF _Toc388742196 h 31.4 聚乳酸的性能研究 PAGEREF _Toc388742197 h 31.5淀粉/聚乳酸的共混改性 PAGEREF _Toc388742198 h 41.6 納米二氧化硅 P

11、AGEREF _Toc388742199 h 41.7 偶聯(lián)劑的應(yīng)用 PAGEREF _Toc388742200 h 51.8淀粉/聚乳酸加工工藝 PAGEREF _Toc388742201 h 51.9 本文的研究目的和意義 PAGEREF _Toc388742202 h 61.9.1 本文的研究目的 PAGEREF _Toc388742203 h 61.9.2 本文的研究?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc388742204 h 6第2章 實(shí)驗(yàn)部分 PAGEREF _Toc388742205 h 72.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器 PAGEREF _Toc388742206 h 72.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 P

12、AGEREF _Toc388742207 h 72.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器 PAGEREF _Toc388742208 h 72.2 實(shí)驗(yàn)方案 PAGEREF _Toc388742209 h 72.3 實(shí)驗(yàn)步驟 PAGEREF _Toc388742210 h 82.3.1 淀粉的塑化 PAGEREF _Toc388742211 h 82.3.2 淀粉的擠出 PAGEREF _Toc388742212 h 82.3.3 淀粉粒料的注塑 PAGEREF _Toc388742213 h 82.3.4 淀粉、聚乳酸共混材料成型加工 PAGEREF _Toc388742214 h 92.3.5 淀粉、聚乳酸、

13、偶聯(lián)劑共混材料成型加工 PAGEREF _Toc388742215 h 92.3.6 淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑、納米二氧化硅共混材料成型加工 PAGEREF _Toc388742216 h 102.4 樣條的力學(xué)性能測(cè)試 PAGEREF _Toc388742217 h 10第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 PAGEREF _Toc388742218 h 123.1 淀粉力學(xué)性能測(cè)試 PAGEREF _Toc388742219 h 123.2 聚乳酸力學(xué)性能測(cè)試 PAGEREF _Toc388742220 h 133.3 淀粉、聚乳酸、不同含量偶聯(lián)劑力學(xué)性能測(cè)試 PAGEREF _Toc388742221 h

14、 143.4 淀粉(dinfn)、偶聯(lián)劑、不同含量聚乳酸力學(xué)性能測(cè)試 PAGEREF _Toc388742222 h 153.5 淀粉(dinfn)/聚乳酸、偶聯(lián)劑、納米二氧化硅(r yng hu gu)力學(xué)性能測(cè)試 PAGEREF _Toc388742223 h 16結(jié)論 PAGEREF _Toc388742224 h 18參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc388742225 h 19致謝 PAGEREF _Toc388742226 h 21第1章 緒論(xln)1.1 引言(ynyn)塑料(slio)材料60年代開(kāi)始盛行，同時(shí)作為最普通的材料普遍應(yīng)于我們的生活中，塑料制品的出現(xiàn)推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的

15、發(fā)展，但是傳統(tǒng)的塑料制品的難降解性對(duì)土地的危害性很大，多數(shù)的傳統(tǒng)塑料制品中含有污染性的物質(zhì)，使得塑料制品的降解時(shí)間很長(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)一個(gè)塑料袋需要200年的時(shí)間才能分解，廢棄在土壤中會(huì)影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，對(duì)動(dòng)物的生存也構(gòu)成威脅，廢棄的塑料填埋在土壤中，使占據(jù)的土地?zé)o法正常的恢復(fù)，降解時(shí)間較長(zhǎng)。在生產(chǎn)塑料制品的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，對(duì)大氣污染嚴(yán)重。目前所用的最多的塑料制品有聚丙烯、聚乙烯等，因?yàn)槭唾Y源的日益匱乏使得塑料制品也將越來(lái)越難制的。因此取代傳統(tǒng)塑料制品的可降解材料的研究尤為重要，這就推動(dòng)了實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性兼?zhèn)涞纳锝到獠牧系陌l(fā)展1。使生物降解材料在后來(lái)的應(yīng)用中奠定了基礎(chǔ)，生物降解材料是土

16、壤中的微生物和酶的作用下降解的材料，通俗的講，就是在一定的條件下能通過(guò)細(xì)菌、霉菌等微生物的作用下使生物降解的高分子材料。生物降解材料在微生物的分解下，完全的分解為CO2和H2O。所以說(shuō)可降解材料就是材料被細(xì)菌等作用消化吸收進(jìn)入到自然界循環(huán)利用的塑料及其制品。1.2 淀粉改性機(jī)理淀粉是葡萄糖的高聚物，是通過(guò)綠色植物經(jīng)過(guò)光合做用由水和二氧化碳得到的產(chǎn)物，主要集中的存在于植物的種子、塊根等植物的器官中。淀粉有直鏈和支鏈兩種結(jié)構(gòu)。支鏈淀粉為無(wú)分支的螺旋結(jié)構(gòu)，通過(guò)直鏈淀粉和支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)可以看出直鏈淀粉能溶解于熱水，支鏈淀粉只能在熱水中膨脹，不溶于熱水。直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)如圖1.1，直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)如圖1.2

17、所示。圖1.1 直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)圖1.2 直鏈淀粉(dinfn)的結(jié)構(gòu)淀粉是有剛性的高分子材料，因其分子鏈中含有氫鍵其分子作用力很強(qiáng)，導(dǎo)致的是溶解性差，淀粉的熔點(diǎn)、玻璃化溫度都要高于它的熱分解溫度，通過(guò)直接加熱的方法無(wú)法(wf)觀察它的熔融過(guò)程，純淀粉不具備熱加工性能。在制作塑料制品的過(guò)程中無(wú)法經(jīng)行機(jī)械加工，淀粉的塑化改性尤為重要2。1.3 淀粉(dinfn)的熱塑性機(jī)理淀粉本身有很強(qiáng)的氫鍵，致使了淀粉有很強(qiáng)的疏水性，將淀粉塑化后得到的熱塑性淀粉材料的耐水性和力學(xué)性能較差，使得限制了它的應(yīng)用范圍，通過(guò)近幾年的研究，在熱塑性淀粉中加入增強(qiáng)體系能改善其力學(xué)性能和耐水性。增強(qiáng)體系在材料中起的是載荷的作

18、用3，再熱塑性淀粉中用的最多的增強(qiáng)體系是有機(jī)纖維素和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)。淀粉的熱塑性機(jī)理是使淀粉分子內(nèi)和分子間的氫鍵無(wú)序化，這就需要向淀粉中加入小分子的增塑劑，本章主要是加入甘油作為增塑劑。在通過(guò)很強(qiáng)的剪切力的作用下滲透到淀粉分子之間，淀粉分子間和分子內(nèi)氫鍵被增塑劑同淀粉之間的氫鍵所代替4，淀粉分子的活躍能力得到提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，甘油作為增塑劑的加入破壞了淀粉的原始結(jié)晶狀態(tài)，分子的無(wú)序化使得晶態(tài)變?yōu)榉蔷B(tài)，使得淀粉能夠在分解前期經(jīng)行熔融，淀粉就此表現(xiàn)出熱塑性能。王佩璋5研究的熱塑性淀粉所用的增塑劑可分為多元醇和胺基類(lèi)，多元醇有乙二醇、甘油等。1.3.1 淀粉塑化由于淀粉中存在很強(qiáng)的氫鍵6，致使分

19、子間作用力很強(qiáng)，溶解性就很差，淀粉親水但是不易溶于水7。干燥的淀粉的玻璃化溫度及熔點(diǎn)都高于其熱分解溫度，對(duì)于淀粉來(lái)說(shuō)直接加熱沒(méi)有熔融過(guò)程致使淀粉不具備熱塑加工性能。無(wú)法進(jìn)行熱加工只有將其分子無(wú)序化以后才能進(jìn)行熱塑性加工，淀粉的塑化改性主要分為物理增塑和化學(xué)增塑兩種方式8。1.3.2 物理(wl)增塑淀粉(dinfn)的物理增塑是通過(guò)機(jī)械力等物理手段來(lái)破壞淀粉的機(jī)構(gòu)8。添加增塑劑、偶聯(lián)劑等改性劑與淀粉(dinfn)發(fā)生反應(yīng)，以來(lái)破壞淀粉結(jié)晶區(qū)環(huán)形結(jié)構(gòu)，降低淀粉的剛性，使得塑性增強(qiáng)，提高了淀粉和塑料的相容性，來(lái)達(dá)到塑化改性。吳俊等9研究淀粉粒度降低可以改善共混體系的力學(xué)性能。1.3.3 化學(xué)增塑淀

20、粉的結(jié)構(gòu)是以葡萄糖基組成的大分子型結(jié)構(gòu)，柔韌性差，玻璃化溫度高，淀粉分子中的氫鍵和羥基決定了它的化學(xué)性質(zhì)，淀粉改性可通過(guò)官能團(tuán)反應(yīng)改性，酯化、接枝共聚等，通過(guò)加入小分子增塑劑，能夠達(dá)到降低熔融溫度的特點(diǎn)10。使淀粉具有聚合物加工特性，而易與聚合物共混熔融加工制備出新型的有價(jià)值的材料。1.4 聚乳酸的性能研究圖1.3 聚乳酸的結(jié)構(gòu)聚乳酸（PLA）11是合成直鏈脂肪族聚酯，它的結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。50年代初杜邦公司通過(guò)純化丙交酯聚合得到了高分子量的聚乳酸，60年代初高分子量的聚乳酸能在人體內(nèi)降解，使得材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有了開(kāi)端。聚乳酸具有良好的生物可降解性，通過(guò)聚乳酸制得的產(chǎn)品除生物降解外，生物相容性

21、、透明度、耐熱性能好。由于聚乳酸本身的結(jié)構(gòu)具有如下的局限性使得限制了聚乳酸的應(yīng)用，聚乳酸屬于聚酯類(lèi)物質(zhì)致使它的疏水性、抗沖擊性差和細(xì)胞的親和性差。降低了它的生物兼容性降解周期較難控制，所得產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量分布過(guò)寬，韌性也相對(duì)較差，極易彎曲變形12價(jià)位高也限制了它的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，淀粉同聚乳酸都是生物高分子通過(guò)聚乳酸與淀粉共混可以降低成本，通過(guò)對(duì)淀粉聚乳酸共混體系經(jīng)行增容改性改善親水性的淀粉與聚乳酸的相容性，聚乳酸與淀粉共混物呈現(xiàn)出兩相連續(xù)狀態(tài)，淀粉力學(xué)性能就能提高，受聚乳酸自身脆性高、沖擊強(qiáng)度低的性質(zhì)制約，沈一丁等 13研究將聚乳酸同用聚乙二醇改性后的淀粉共混可以在共混物中形成氫鍵，增強(qiáng)分子間

22、的相互作用力，提高聚乳酸的柔韌性。其中淀粉的加入量對(duì)聚乳酸的力學(xué)性能有明顯影響，通過(guò)共混物的樣品進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)淀粉含量過(guò)大樣品的拉伸強(qiáng)度下降，淀粉超過(guò)了50%，聚乳酸很難與之形成連續(xù)相，共混物的吸水性就會(huì)提高14。在共混體系中用甘油作為增塑劑，增強(qiáng)了混合物中體系中聚乳酸的結(jié)晶度，體系的相分離可使力學(xué)性能有明顯的波動(dòng)。通過(guò)添加偶聯(lián)劑使淀粉與聚乳酸之間的界面張力降低，兩相的結(jié)合力得到了增強(qiáng)，機(jī)械性能得到了提升，文章主要用增塑劑及偶聯(lián)劑對(duì)聚乳酸32-33同淀粉共混材料進(jìn)行改性，充分的研究它們對(duì)聚乳酸力學(xué)性能的影響，并確定最佳改性淀粉和聚乳酸共混的配方。1.5淀粉(dinfn)/聚乳酸的共混改性在可生物

23、降解領(lǐng)域內(nèi)，聚酯性能優(yōu)異但是成本都高，淀粉成本低性能差，兩者共混體系(tx)的研究成為一個(gè)熱點(diǎn)，將聚乳酸、聚己內(nèi)酯等多種聚酯與淀粉共混做一定的研究15，聚己內(nèi)酯以有一定(ydng)商業(yè)化產(chǎn)品，Novamont公司的Mate-BTM的Z系產(chǎn)品16，聚乳酸同淀粉的共混尚未有成熟的產(chǎn)品，聚乳酸材料的來(lái)源廣泛、可再生，是最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊活?lèi)合成類(lèi)聚酯。其與淀粉的共混也有很大的發(fā)展前景。20年代初，研究人員研究了淀粉的水份含量對(duì)聚乳酸的熱力學(xué)和結(jié)晶度的影響，含水量高的淀粉在共混體系中發(fā)生凝膠糊化，加工條件對(duì)淀粉/聚乳酸的力學(xué)性能有很大的影響。將淀粉與聚乳酸共混，淀粉同不同含量的甘油進(jìn)行塑化后在與聚乳酸進(jìn)

24、行共混17，降低了淀粉的結(jié)晶度，甘油作為增塑劑增強(qiáng)了混合物中聚乳酸的結(jié)晶能力。體系中存在明顯的相分離，力學(xué)性能明顯下降。物理方法改善淀粉/聚乳酸共混體系具有更好的安全性。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)對(duì)其進(jìn)行塑化。1.6 納米二氧化硅納米二氧化硅是一種無(wú)毒、無(wú)污染的白色粉末狀非金屬功能性材料。加入到很多天然高分子材料中能都提高復(fù)合材料的力學(xué)性能18，納米二氧化硅是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)納米材料，因其具有高強(qiáng)度、高剛性的特點(diǎn)，在材料研究領(lǐng)域得到了高度的重視，現(xiàn)在研究的方向一種是用二氧化硅為基礎(chǔ)，通過(guò)改性劑對(duì)表面經(jīng)行改性，接枝聚合物。另一種是通過(guò)聚合物為基礎(chǔ)分別接枝改性劑和二氧化硅，至少要有兩種反應(yīng)的官能團(tuán)，一邊要與

25、二氧化硅的表面反應(yīng)，另一邊要與聚合物反應(yīng)，和平生等19研究添加了少量的二氧化硅，淀粉/聚乳酸的拉伸強(qiáng)度先增加后下降，斷裂伸長(zhǎng)率是一直下降的，因其在熱塑性淀粉和聚乳酸將形成了分子間作用力。納米二氧化硅的增加使吸水率稍有上升，納米二氧化硅是很具潛能的增強(qiáng)劑，不去改變工藝流程能使各項(xiàng)指標(biāo)大幅度的提高。大量的研究證明，改性的納米二氧化硅表面的碳碳雙鍵與聚酯酸作用最強(qiáng)，氫鍵的作用其次，改性淀粉與聚酯酸聚合物的相容性很重要。因納米復(fù)合材料綜合了納米無(wú)機(jī)粒子和有機(jī)聚合物的雙重性能，所以廣泛應(yīng)用于光學(xué)、電學(xué)及雜化材料。在高溫下有好的穩(wěn)定性所以在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其透光性、粒度小的特性應(yīng)用于塑料制品

26、中?？股厮p的特點(diǎn)可以將其分散在橡膠中。復(fù)合納米二氧化硅應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，可以制出納米生物相容性好的人體器官和智能醫(yī)療器械等。通過(guò)在復(fù)合材料中添加適量的納米增強(qiáng)體系可以使復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯的提高，人們的環(huán)保意識(shí)的不斷的提高中研發(fā)新型的環(huán)保型材料尤為重要，采用納米二氧化硅對(duì)聚乳酸同淀粉共混物改性后所得產(chǎn)品無(wú)毒對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是一個(gè)值得開(kāi)發(fā)研究的系統(tǒng)。1.7 偶聯(lián)劑的應(yīng)用(yngyng)在我國(guó)已有20年的時(shí)間通過(guò)偶聯(lián)劑來(lái)改性填料(tinlio)，偶聯(lián)劑改性填料，既有物理變化又有化學(xué)反應(yīng)20，要與材料加工中其他工藝技術(shù)環(huán)節(jié)相聯(lián)系，才能使制品上有改性的反應(yīng)。在添加偶聯(lián)劑時(shí)必須先考慮到它與基本

27、樹(shù)脂(shzh)的相容性。有機(jī)聚合物分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)和無(wú)機(jī)物不同，兩種結(jié)構(gòu)不相同的材料是不能結(jié)合在一起的，通過(guò)選用具有兩性基團(tuán)的偶聯(lián)劑使之結(jié)合起來(lái)淀粉與聚乳酸共混中加入偶聯(lián)劑能提高共混物的力學(xué)性能。在淀粉和聚乳酸共混中加入偶聯(lián)劑現(xiàn)在的解決辦法是通過(guò)特定官能團(tuán)增容使力學(xué)性能得到改善。李勇鋒等21介紹了鈦酸四丁酯作為偶聯(lián)劑增韌改性淀粉/聚乳酸共混材料，測(cè)試了材料力學(xué)性能、共混形態(tài)。結(jié)果表明共混材料的沖擊強(qiáng)度提高了40.9%，而彎曲強(qiáng)度下降了59.2%，鈦酸四丁酯的化學(xué)架橋作用增加了共混材料中聚乳酸與淀粉的相容。研究了作為偶聯(lián)劑添加入混合物中對(duì)其的影響，本文選用的是硅烷偶聯(lián)劑填充在淀粉/聚乳酸中通過(guò)共

28、混能大幅度的提高它的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等。作為淀粉粉體改性離不開(kāi)偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的應(yīng)用離不開(kāi)粉體材料，填料的改性效果好壞都是偶聯(lián)劑與粉體材料的良好結(jié)合的結(jié)果。本文研究硅烷偶聯(lián)劑改性淀粉/聚乳酸共混物的性能。1.8淀粉/聚乳酸加工工藝雙螺桿擠出機(jī)在高分子材料加工中應(yīng)用于聚合物共混改性、反應(yīng)擠出等幾個(gè)方面。近幾年以臥式擠出機(jī)的研究為主，為高分子加工過(guò)程提供重要的理論依據(jù)。淀粉/聚乳酸共混材料通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)對(duì)其進(jìn)行加工，擠出機(jī)的應(yīng)用能決定反應(yīng)進(jìn)程及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，針對(duì)內(nèi)部不同功能結(jié)構(gòu)原件的結(jié)構(gòu)及螺桿的演變過(guò)程研究的甚少，在擠出機(jī)內(nèi)物料沿螺桿的填充度也是一個(gè)研究的重點(diǎn)問(wèn)題。在擠出加工中要注意的是各段的

29、溫度控制，溫度過(guò)低淀粉/聚乳酸的共混物不易熔融，溫度過(guò)高共混物容易發(fā)生糊化，所以擠出機(jī)溫度的控制是一個(gè)研究方向。共混物在捏合區(qū)的填充度并不是完全充滿的，周光大等22通過(guò)擠出機(jī)擠出時(shí)共混體系在擠出腔內(nèi)停留的時(shí)間對(duì)擠出材料的影響，得到擠出機(jī)反向的螺紋段比捏合塊的填度高。兩捏合區(qū)之間的螺紋輸送區(qū)域停留時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)共混材料混合的能力就不理想。共混材料在兩捏合區(qū)域之間的螺紋輸送區(qū)域停留時(shí)間長(zhǎng)共混的能力并不理想。喂料頻率在淀粉/聚乳酸共混物擠出的過(guò)程中過(guò)高的喂料頻率不利于共混物的擠出，還容易使螺桿的摩擦過(guò)大損壞螺桿，對(duì)淀粉/聚乳酸共混物在擠出機(jī)中通過(guò)將共混物擠出打成粒狀物質(zhì)通過(guò)注塑機(jī)對(duì)其進(jìn)行注塑樣條，對(duì)樣條

30、經(jīng)行力學(xué)性能測(cè)試。1.9 本文(bnwn)的研究目的和意義1.9.1 本文的研究(ynji)目的為了解決現(xiàn)在環(huán)境最重要的白色污染問(wèn)題，通過(guò)使用天然的原料制造降解塑料，天然原料選用的是完全生物降解材料(cilio)，淀粉塑料的研究中，淀粉/聚乳酸塑料的制備成文一個(gè)熱點(diǎn)，聚乳酸、淀粉都能通過(guò)環(huán)境中的微生物可以完全的降解生成水和二氧化碳，所以說(shuō)淀粉/聚乳酸共混材料是完全的生物降解材料，使淀粉材料脫離加工難的困境。1.9.2 本文的研究?jī)?nèi)容(1) 由于淀粉難加工，需對(duì)其添加甘油進(jìn)行塑化，對(duì)甘油含量、擠出機(jī)加熱溫度、擠出機(jī)的主機(jī)頻率對(duì)淀粉進(jìn)行熱塑性塑化擠出，通過(guò)注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，測(cè)試其力學(xué)性能，得到

31、最佳的甘油和淀粉配比、擠出機(jī)的加熱溫度、擠出機(jī)的主機(jī)頻率。(2) 用制備好的熱塑性淀粉加入聚乳酸，調(diào)控?cái)D出機(jī)溫度、主機(jī)頻率對(duì)淀粉/聚乳酸共混材料擠出，通過(guò)注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，測(cè)試力學(xué)性能，得到最好的淀粉和聚乳酸配比。(3) 在淀粉/聚乳酸共混的基礎(chǔ)上加入納米二氧化硅、偶聯(lián)劑，通過(guò)調(diào)控?cái)D出機(jī)的加工溫度和主機(jī)頻率，通過(guò)注塑機(jī)注塑成樣條，測(cè)試力學(xué)性能，得到淀粉/聚乳酸同納米二氧化硅、偶聯(lián)劑的最佳配比。第2章 實(shí)驗(yàn)(shyn)部分2.1 實(shí)驗(yàn)(shyn)材料及儀器2.1.1 實(shí)驗(yàn)(shyn)材料本論文所用的實(shí)驗(yàn)所用的原料如表2.1。表2.1 實(shí)驗(yàn)材料材料生產(chǎn)廠家木薯淀粉甘油納米二氧化硅聚乳酸（PLA

32、）偶聯(lián)劑廣西南寧金光有限公司廣州恒宇化工有限公司（淀粉塑化階段）鵬翔化工有限公司浙江海正生物股份有限公司/2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器本論文所用的主要儀器如表2.2。表2.2 實(shí)驗(yàn)器材器材名稱(chēng)型號(hào)生產(chǎn)廠家高混機(jī)SHR-10A張家港格蘭機(jī)械有限公司電子天平/上海越平科學(xué)儀器有限公司雙螺桿擠出機(jī)CET-35科倍隆科亞（南京）公司塑料注塑成型機(jī)HTF90WE寧波海天集團(tuán)股份有限公司超聲波清洗機(jī)SB-5200DTN寧波新芝生物科技股份有限公司微機(jī)控制電子萬(wàn)能（拉力）試驗(yàn)機(jī)CMT4104深圳新三思公司電熱干燥箱CS1012ABX中國(guó)重慶銀河實(shí)驗(yàn)儀器有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱/上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠2.2 實(shí)驗(yàn)方案(

33、1) 空白實(shí)驗(yàn)：用甘油含量為15%、20%、25%、30%、35%甘油分別塑化淀粉擠出、造粒和注塑并測(cè)試其的力學(xué)性能。(2) 將甘油含量為30%塑化的淀粉加入聚乳酸通過(guò)高混機(jī)共混，應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)擠出、造粒、注塑成樣條。(3) 甘油(n yu)配比定位在30%，納米(n m)二氧化硅量定位在1.5phr加入甘油中塑化淀粉(dinfn)擠出、造粒和注塑樣條。(4) 甘油配比定位在30%，納米二氧化硅定位在1.5phr，偶聯(lián)劑DB-570量為1.2phr分別加入甘油中塑化淀粉并與PLA共混擠出、造粒和注塑測(cè)試其力學(xué)性能。(5) 甘油含量為30%加入偶聯(lián)劑DB-570的定位1.2phr分別塑化淀粉與

34、PLA共混、造粒、注塑并測(cè)試樣條的力學(xué)性能。2.3 實(shí)驗(yàn)步驟2.3.1 淀粉的塑化(1) 干燥淀粉，用盤(pán)子稱(chēng)裝實(shí)驗(yàn)所需的淀粉放置于CS1012ABX型電熱干燥箱內(nèi)干燥24小時(shí)，避免淀粉中的水分對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響。(2) 將干燥好的淀粉同配比分別為15%、20%、25%、30%、35%的甘油在SHR-10A高混機(jī)中混合均勻（全淀粉熱塑性材料甘油含量指甘油重量與木薯淀粉的重量比），溫度設(shè)定在40攝氏度（溫度過(guò)高共混時(shí)會(huì)出水，對(duì)淀粉與甘油塑化會(huì)有影響）甘油分別三次加入，每隔十分鐘加一次。表2.3 甘油塑化淀粉的含量組號(hào)淀粉含量甘油含量12345100份100份100份100份100份15份20份25份30

35、份35份(3) 將共混好的淀粉靜置24小時(shí)。2.3.2 淀粉的擠出將塑化靜置好的淀粉用雙螺桿擠出機(jī)（CET-35）擠出造粒，設(shè)置的主機(jī)頻率是2，由于粉料不易從料斗出料，通過(guò)手動(dòng)的方法加料，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)的摸索，最后得出了一組最好的擠出甘油塑化淀粉的溫度表2.4。表2.4 淀粉擠出溫度甘油含量一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)八區(qū)九區(qū)機(jī)頭熔體15由于甘油含量少，加工條件達(dá)不到，沒(méi)有擠出淀粉粒料。202530125130135140145150145140135150150351301351401451501551501451401551552.3.3 淀粉(dinfn)粒料的注塑將擠出造粒好的顆粒(kl

36、)使用塑料注塑成型機(jī)（HTF90WE）進(jìn)行(jnxng)注塑，得到拉伸的實(shí)驗(yàn)樣條，注塑機(jī)溫度設(shè)置如表2.5表2.5 淀粉注塑溫度甘油組分一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)15%無(wú)料無(wú)法擠出20%25%30%15015516016516735%150155160165167注：主流道易堵塞，淀粉在主流道中炭化。2.3.4 淀粉、聚乳酸共混材料成型加工(1) 干燥淀粉、聚乳酸。聚乳酸的定位為20%用盤(pán)稱(chēng)取所需的材料置于100攝氏度的干燥箱中干燥24小時(shí)。(2) 先將淀粉與30%甘油用高混機(jī)共混，將共混好的淀粉靜置24小時(shí)，在加入聚乳酸共混，將共混好的樣條靜置24小時(shí)，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，淀粉/聚乳酸擠出溫度

37、如表2.6。表2.6 淀粉/聚乳酸擠出溫度PLA含量一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)八區(qū)九區(qū)機(jī)頭熔體20%145150155156160160155150145160155(3) 注塑機(jī)將造粒的粒料注塑成樣條對(duì)樣條進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，注塑機(jī)注塑溫度如表2.7。表2.7 淀粉/聚乳酸注塑溫度PLA組分一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)20%1651751701651602.3.5 淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑共混材料成型加工(1) 干燥淀粉、聚乳酸，用盤(pán)子稱(chēng)取實(shí)驗(yàn)所需的淀粉置于80攝氏度的烘箱中干燥24小時(shí)。(2) 將干燥(gnzo)好的淀粉用30%的甘油(n yu)置于高混機(jī)中混合塑化，將共混好的材料靜置24小時(shí)，分別(

38、fnbi)加入聚乳酸、偶聯(lián)劑DB-570，偶聯(lián)劑的定位為0.4%、0.8%、1.2%、1.4%在高混機(jī)中共混塑化，將塑化好的材料用雙螺桿擠出機(jī)擠出、造粒，淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑的擠出溫度如表2.8。表2.8 淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑擠出溫度一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)八區(qū)九區(qū)機(jī)頭熔體135140145155160160155150140160155(3) 將造粒好的粒料用注塑機(jī)注塑成樣條并對(duì)樣條進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑的注塑溫度如表2.9。表2.9 淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑注塑溫度一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)165175170165160(4) 在實(shí)驗(yàn)中補(bǔ)充一組實(shí)驗(yàn)，在同種步驟的情況下將偶聯(lián)劑換成

39、KH550，用雙螺桿擠出機(jī)擠出、造粒，用注塑機(jī)將粒料注塑成樣條，在擠出的過(guò)程中擠出的粒料表面不光滑，注塑的條件控制了多次都沒(méi)能將粒料注塑成完整的樣條，實(shí)驗(yàn)失敗。2.3.6 淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑、納米二氧化硅共混材料成型加工(1) 干燥淀粉、聚乳酸、納米二氧化硅，稱(chēng)取實(shí)驗(yàn)所需的淀粉在80攝氏度的烘箱中干燥，(2) 用干燥好的淀粉與30%含量的甘油在高混機(jī)中共混塑化，將塑化好的材料靜置24小時(shí)，將干燥的淀粉稱(chēng)量分成五組，將納米二氧化硅添加在30%含量的甘油中利用超聲波清洗機(jī)振蕩，再利用SHR-10A溫度設(shè)置在40攝氏度高混機(jī)內(nèi)進(jìn)行共混。分別加入聚乳酸、1.2%含量的偶聯(lián)劑DB-570，用雙螺桿擠出

40、機(jī)擠出、造粒。淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑、納米二氧化硅的擠出溫度如表2.10。2.10 淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑、納米二氧化硅擠出溫度一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)八區(qū)九區(qū)機(jī)頭熔體135140145155160160155150140160155(3) 將粒料用注塑機(jī)注塑成樣條并對(duì)樣條進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑、納米二氧化硅(r yng hu gu)的注塑溫度如表2.11。一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)165175170165160表2.11 淀粉、聚乳酸、偶聯(lián)劑、納米二氧化硅(r yng hu gu)注塑溫度2.4 樣條的力學(xué)性能測(cè)試(csh)使用CMT4104型微機(jī)控制電子萬(wàn)能（拉力）試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸

41、性能測(cè)試。拉伸速度為5mm/min或20mm/min（根據(jù)國(guó)標(biāo)0.55分鐘內(nèi)拉斷），測(cè)量試樣由開(kāi)始拉伸直到斷裂過(guò)程中所承受的負(fù)荷及其伸長(zhǎng)量，并通過(guò)計(jì)算得到試樣的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。(1) 拉伸強(qiáng)度：試樣的拉伸強(qiáng)度可用拉伸實(shí)驗(yàn)中試樣所承受的最大拉伸應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法見(jiàn)公式2.1。 (2.1)式中：拉伸強(qiáng)度，MPa；：試樣斷裂時(shí)承受的最大張力，N；：試驗(yàn)前的試樣寬度，mm；：試驗(yàn)前的試樣厚度，mm。(2) 斷裂伸長(zhǎng)率：試樣斷裂時(shí)的相對(duì)伸長(zhǎng)率，用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)表示，計(jì)算方法見(jiàn)公示2.2。 (2.2)式中：斷裂伸長(zhǎng)率，%；：試樣斷裂時(shí)標(biāo)線之間的距離，mm；：試樣標(biāo)線間的原始距離，mm。第三

42、章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果(ji gu)與討論3.1 淀粉(dinfn)力學(xué)性能測(cè)試甘油(n yu)質(zhì)量與木薯淀粉的質(zhì)量比不同的七組實(shí)驗(yàn)中，甘油質(zhì)量與木薯淀粉的質(zhì)量比為15：100、20：100和25：100這三組由于甘油含量過(guò)少，淀粉塑化不好而難以加工，沒(méi)有制得樣條。甘油質(zhì)量與木薯淀粉的質(zhì)量比為30：100、35：100、40：100和45：100制備了樣條。制備的樣條做拉伸實(shí)驗(yàn)后得到拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率如表3.1，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與甘油含量曲線如圖3.1所示：表3.1 以不同甘油與木薯淀粉的質(zhì)量比制備的樣條的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率30：100（甘油與木薯淀粉的質(zhì)量比）35：10040：10045：10

43、0拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%第一根14.83020.4906.8842.0816.740.84第二根15.12.2821.550.016.6175.6716.961.35第三根18.910.4718.791.737.3641.6118.320.05第四根19018.712.657.178.9616.270.51平均值16.960.6919.891.16.9959.5817.070.69圖3.1 拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與甘油含量關(guān)系曲線圖3.1為不同甘油含量(hnling)塑化淀粉后，利用(lyng)擠出機(jī)擠出造粒、注塑

44、機(jī)注塑成樣條對(duì)樣條進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試由圖可以看出，樣條的拉伸強(qiáng)度(qingd)隨甘油含量的增加出現(xiàn)升高-下降-升高的趨勢(shì)，甘油含量為30%時(shí)拉伸強(qiáng)度很高，此時(shí)的材料表現(xiàn)為很脆。此時(shí)的斷裂伸長(zhǎng)率最低，斷裂伸長(zhǎng)率越低表現(xiàn)的就是材料很脆很易被拉斷。甘油含量為40%時(shí)材料相對(duì)于30%有一定的韌性。加入甘油為增塑劑是改變淀粉中的氫鍵，甘油為小分子進(jìn)入到淀粉中，甘油中的羥基相互作用，消弱了淀粉分子間的氫鍵，使淀粉的拉伸強(qiáng)度下降。3.2 聚乳酸力學(xué)性能測(cè)試將聚乳酸作為一組空白組其主要目的是為后續(xù)做的淀粉/聚乳酸擠出和注塑實(shí)驗(yàn)做一個(gè)參考，用雙螺桿擠出機(jī)擠出聚乳酸造粒并用注塑機(jī)注塑成樣條，再通過(guò)微機(jī)控制電子萬(wàn)能試

45、驗(yàn)機(jī)測(cè)試出拉伸強(qiáng)度，聚乳酸拉伸、斷裂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3.2，聚乳酸應(yīng)力-位移如圖3.2，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率如表3.3：表3.2 聚乳酸拉伸、斷裂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣條名稱(chēng)試樣厚度d試樣寬度b試樣原始標(biāo)距G拉伸強(qiáng)度最大力拉伸屈服力斷裂伸長(zhǎng)率拉伸斷裂應(yīng)力拉伸屈服應(yīng)力mmmmmmMPaNN%NMPaPLA14105064.362574.362593.941.9164.3664.85PLA24105066.182647.112650.261.166.1866.26PLA34105064.412576.252576.251.0764.364.41PLA44105063.912556.282566.06163.916

46、4.15圖3.2 聚乳酸應(yīng)力-位移表3.3 聚乳酸拉伸(l shn)強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率材料拉伸強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率PLA64.71Mpa1.27%通過(guò)對(duì)聚乳酸擠出和注塑溫度的摸索(m su)，得到了最好的一組聚乳酸擠出和注塑的溫度，實(shí)驗(yàn)中聚乳酸的脆性很大，通過(guò)加熱后的改變了本身聚乳酸的性能，查閱文獻(xiàn)得到聚乳酸的拉伸強(qiáng)度為40-60Mpa，斷裂(dun li)伸長(zhǎng)率為4-10%。實(shí)驗(yàn)所得的聚乳酸拉伸強(qiáng)度得到了提升，通過(guò)加工后的聚乳酸脆性增大。斷裂伸長(zhǎng)率減小證明此時(shí)材料在拉伸過(guò)程中會(huì)立即脆斷。3.3 淀粉、聚乳酸、不同含量偶聯(lián)劑力學(xué)性能測(cè)試不同含量偶聯(lián)劑改性淀粉/聚乳酸共混材料，通過(guò)微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

47、測(cè)試出拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，偶聯(lián)劑含量不同時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3.4，由公式算出并繪制圖3.3，如下所示：表3.4 偶聯(lián)劑含量不同時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)0.40.81.21.4拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%第一根17.660.139.4117.8913.151.1312.341.93第二根16.780.898.577.6911.561.1314.651.02第三根16.572.239.1610.5313.251.0318.320.05第四根19.281.298.367.910.721.0213.450.88平均值17.571.148.

48、871112.171.0714.690.97圖3.3 不同含量偶聯(lián)劑對(duì)共混物的拉伸(l shn)強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率曲線圖通過(guò)圖形可知(k zh)，加入不同含量的偶聯(lián)劑DB-570，拉伸強(qiáng)度隨著偶聯(lián)劑的含量的增加先減后增，偶聯(lián)劑作為一種增容劑降低了聚乳酸同淀粉的界面張力，所以(suy)拉伸強(qiáng)度先降低在緩慢升高。斷裂伸長(zhǎng)率是隨著偶聯(lián)劑含量的增加先上升后降低，最好的偶聯(lián)劑含量配比是在0.4%0.8%之間，拉升強(qiáng)度降低材料相對(duì)慢慢有韌性，斷裂伸長(zhǎng)率也表現(xiàn)材料不會(huì)很快被拉斷。證明偶聯(lián)劑的添加量不易過(guò)大含量越多越會(huì)影響材料的力學(xué)性能。3.4 淀粉、偶聯(lián)劑、不同含量聚乳酸力學(xué)性能測(cè)試不同含量聚乳酸對(duì)共混材料的

49、影響，通過(guò)微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試出拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，聚乳酸含量不同時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3.5，由公式算出并繪制圖3.4，如下所示：表3.5 聚乳酸含量不同時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)10203040拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%第一根15.070.6213.151.1318.350.7518.480.92第二根10.575.6511.561.1316.041.089.221.68第三根18.890.713.251.0317.810.9220.141.35第四根15.751.0210.721.0218.110.6718.291.55平

50、均值15.071.9912.171.0717.570.8516.531.37圖3.4 不同含量聚乳酸對(duì)共混物的拉伸(l shn)強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率曲線圖如圖所示淀粉(dinfn)/聚乳酸共混體系中加入(jir)不同含量的聚乳酸，偶聯(lián)劑的含量定位在1.2%，聚乳酸的含量增加后淀粉/聚乳酸共混體系的拉伸強(qiáng)度先降低在升高，聚乳酸含量為30%時(shí)拉伸強(qiáng)度最大，此時(shí)的材料表現(xiàn)為硬而脆，但其的斷裂伸長(zhǎng)率是最低的，說(shuō)明此時(shí)材料沒(méi)有單性伸長(zhǎng)，會(huì)立即脆斷。聚乳酸含量在20%的時(shí)候拉伸強(qiáng)度最低，這時(shí)的材料脆性相對(duì)于30%小，聚乳酸含量為20%時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率高于30%，此時(shí)前者的相對(duì)于后者后斷裂。3.5 淀粉/聚乳酸、偶

51、聯(lián)劑、納米二氧化硅力學(xué)性能測(cè)試通過(guò)前期的工作找到了最好的聚乳酸、偶聯(lián)劑的配比，在此基礎(chǔ)上加入納米二氧化硅用來(lái)增韌材料的韌性。通過(guò)微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，納米二氧化硅力學(xué)試樣數(shù)據(jù)如表3.6，添加納米二氧化硅后材料的應(yīng)力-位移圖如3.5，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率如表3.7。表3.6 添加納米二氧化硅力學(xué)數(shù)據(jù)樣條名稱(chēng)試樣厚度試樣寬度試樣原始標(biāo)距拉伸強(qiáng)度最大力拉伸屈服力斷裂伸長(zhǎng)率拉伸斷裂應(yīng)力拉伸屈服應(yīng)力mmmmmmMPaNN%NMPa納14105011.02440.96448.650.9111.0211.22納2410509.81392.53392.535.591.449.81納34

52、105018.14725.57727.340.6418.1418.18納44105013.97558.68558.681.560.413.97圖3.5 添加納米二氧化硅(r yng hu gu)后應(yīng)力-位移曲線圖表3.7 添加納米二氧化硅拉伸強(qiáng)度(qingd)、斷裂伸長(zhǎng)率材料拉伸強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率加入納米二氧化硅13.23Mpa2.17%如圖和表可知(k zh)，添加納米二氧化硅可以增韌改性淀粉/聚乳酸共混材材料，圖形中出現(xiàn)了位移后退的現(xiàn)象是因?yàn)樵诶斓倪^(guò)程中材料沒(méi)有在固定范圍能斷裂，導(dǎo)致了位移在發(fā)生變化但是材料已經(jīng)斷裂圖形還在變化，材料在兩端處斷裂。加入納米二氧化硅后拉伸強(qiáng)度相對(duì)沒(méi)有加入納米二氧

53、化硅前有了明顯的下降，納米二氧化硅增韌了材料使材料相對(duì)沒(méi)有加入納米二氧化硅前柔軟，斷裂伸長(zhǎng)率得到了提高材料不會(huì)很快發(fā)生脆裂。通過(guò)添加納米二氧化硅可以看出材料的韌性得到提高。結(jié) 論本文通過(guò)使用甘油增強(qiáng)(zngqing)改性淀粉，制備了熱塑性淀粉材料樣條，在此條件下添加納米二氧化硅和偶聯(lián)劑DB-570改性淀粉(dinfn)，將改性后的淀粉同聚乳酸制備淀粉/聚乳酸共混材料，考察(koch)研究納米二氧化硅和偶聯(lián)劑DB-570對(duì)淀粉/聚乳酸共混材料的力學(xué)性能的影響。同時(shí)也對(duì)添加不同含量的聚乳酸制備出淀粉/聚乳酸共混物的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析。得到以下的結(jié)論： (1) 通過(guò)在淀粉/聚乳酸共混材料中添加偶聯(lián)劑，材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率都發(fā)生了變化，拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先降后升、斷裂伸長(zhǎng)率先升后降的情況，從實(shí)驗(yàn)中得到偶聯(lián)劑的最好的添加量為0.8%，在這個(gè)最佳的添加量的時(shí)候材料相對(duì)于其他含量的脆性低一點(diǎn)。偶聯(lián)劑的添加是為了讓淀粉聚乳酸的相容性提高。 (2) 添加少量的納米二氧化硅同樣可以改善淀粉/聚乳酸共混材料的韌性，通過(guò)前期用納米二氧化硅改性淀粉找到了一個(gè)最佳值1.5%，用這個(gè)含量的納米二氧化硅塑化后的淀粉來(lái)同聚乳酸共混可以改性材料本身很脆的缺點(diǎn)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率可以得到加入納米二氧化硅材料的韌性提高。 (3) 聚乳酸的含量對(duì)淀粉/聚乳酸共混材料的力學(xué)性