淀粉基納米可降解材料的制備及研究.pdf

1、淀粉為多羥基的剛性天然高分子材料,脆性及較差的強(qiáng)度是阻礙該類材料應(yīng)用的關(guān)鍵,因此提高塑料的塑性及力學(xué)性能已成為淀粉塑料的主要發(fā)展方向。蒙脫土是一種天然的層狀硅酸鹽,來源廣且價(jià)格低廉,其片層結(jié)構(gòu)厚度及層間距均處于納米尺度,能夠有效地改善淀粉塑料的力學(xué)性能。淀粉/蒙脫土是工業(yè)化應(yīng)用前景非常好的一種聚合物基納米復(fù)合材料。為此本文采用有機(jī)處理劑十二烷基-二甲基-基溴化銨作為插層劑與蒙脫土進(jìn)行離子交換反應(yīng),制備了有機(jī)蒙脫土OMMT。通過尿素和乙醇

2、胺復(fù)合增塑劑對(duì)紅薯淀粉進(jìn)行了塑化,利用熔融共混擠出的方法制備了蒙脫土/淀粉納米復(fù)合材料,實(shí)現(xiàn)了TPS與蒙脫土在納米尺度上的復(fù)合。主要結(jié)論如下：首先采用長鏈季銨鹽陽離子表面活性劑十二烷基-二甲基-芐基溴化銨對(duì)鈉基蒙脫土進(jìn)行有機(jī)化處理,制得有機(jī)蒙脫土。采用紅外(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、熱重分析(TGA)等手段對(duì)有機(jī)蒙脫土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,結(jié)果表明長鏈季銨鹽表面活性劑與蒙脫土進(jìn)行了離子交換反應(yīng),改性前后蒙脫土的層間距從1.50nm

3、擴(kuò)張到1.70nm,層間距有一定程度的擴(kuò)張,插層效果顯著。MMT與OMMT的熱重分析表明有機(jī)改性的蒙脫土熱穩(wěn)定性較改性前有所提高。MMT與OMMT的表面性能研究表明：天然蒙脫土的親水性極佳,而經(jīng)過改性后的蒙脫土由原來的親水性變?yōu)橛H油性,從而有利于其與聚合物的結(jié)合。用掃描電鏡對(duì)原淀粉、熱塑性淀粉及復(fù)合材料的微觀形貌進(jìn)行了研究。經(jīng)過尿素和乙醇胺塑化劑塑化后,原來的淀粉顆粒受到一定程度的破壞,形成均一的連續(xù)相。從蒙脫土含量為4％的淀粉/蒙脫土

4、納米復(fù)合材料的SEM形貌圖中可以看出,蒙脫土均勻的分散在熱塑性淀粉基制中,形成穩(wěn)定的淀粉/蒙脫土納米復(fù)合材料。XRD測(cè)試結(jié)果表明：未加入蒙脫土的塑化淀粉(TPS)有著一小部分結(jié)晶峰。而添加OMMT后,復(fù)合材料則沒有明顯的結(jié)晶峰出現(xiàn),這說明蒙脫土的晶格結(jié)構(gòu)已被破壞,MMT被均勻地分散在聚合物中。力學(xué)性能測(cè)出：隨著蒙脫土含量的增加TPS的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量均有較大程度的材料的斷裂伸長率明顯下降,由原來的90%分別下降到80%、75%、60%