热塑性淀粉基薄膜研究进展

淀粉是由α-葡萄糖分子聚合而成的天然高分子材料,来源广泛,主要分布在植物的根茎中,具有价格低廉、可再生及可生物降解等优点。利用淀粉制备天然可降解塑料薄膜,对解决和改善环境污染有着重大意义。与淀粉基材料相比,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成高分子为原料制成的热塑性产品具有气味刺激性、不可生物降解和污染环境等缺点。基于淀粉的天然优势,以淀粉为原料制成的可生物降解热塑性材料成为国内外研究人员的研究热点。主要综述了淀粉的结构和性质,淀粉的增塑方法,淀粉膜的制备方法,热塑性淀粉基功能性膜材料研究进展,并对热塑性淀粉基功能材料的研究内容进行了总结与展望。

丁二酸酐改性聚乙烯醇微球对热塑性淀粉性能的影响

为了提高热塑性淀粉(TPS)塑料的力学和耐水等性能,扩大其应用领域。文中以丁二酸酐(SAA)改性的聚乙烯醇微球(PVAMS)为增强体,与玉米淀粉和甘油混合制备复合材料,研究了不同SAA添加量改性的PVAMS对TPS力学性能、热性能、耐水和加工性能的影响。结果表明,SAA质量分数为15%时,SAA-PVAMS/TPS的拉伸强度和断裂伸长率分别为5.01 MPa和66.7%,冲击强度为35.39 kJ/m^(2);转变温度和热稳定性略有提高;吸水率降低,表面疏水性提高,接触角最大为61.2°;平衡和峰值扭矩分别为10.51 N·m和26.35 N·m,相对比较适中,易于加工成型。因此,以SAA改性的PVAMS来增强TPS,能实现复合材料性能的有效提升。

羟基功能化离聚物对热塑性淀粉/PBAT共混物性能的影响

绿色高分子材料是解决塑料污染这一全球性挑战的重要手段之一,其中高性能材料的开发是关键核心挑战。以热塑性淀粉(TPS)、聚己二酸丁二醇-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和一系列新型羟基功能化离聚物为原料,采用熔融法制备了高性能绿色多相共混体系。深入研究了离聚物和组成对共混物相结构和物理性能的影响规律。离聚物在体系中起到TPS增塑剂、共混物增韧剂和增容剂的多重作用。与甘油一起作用,离聚物可以有效地改善TPS的物理性能。更重要的是,离聚物通过分子间相互作用有效地改善了TPS和PBAT的相容性,有效地增强了共混物的相容性,提供了平衡力学性能和抗老化性能相结合的综合性能,TPS(I2-40%)/PBAT 20/80在30 d后的断裂伸长率为436%。这项研究对于从天然产品和生物塑料中利用含羟基聚合物开发可持续的高性能复合材料具有重要意义。

热塑性淀粉含量对PBST复合材料及薄膜性能的影响

为了研究不同热塑性淀粉(TPS)添加量对聚丁二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)/TPS体系结晶行为和成膜性能的影响,将TPS作为填充物,PBST作为基体,通过熔融共混制备PBST/TPS复合材料。研究发现TPS可以加速PBST的结晶,但PBST的结晶度会随着TPS含量的增加而降低。随着TPS含量的上升,复合材料的黏度逐渐变大,流动性逐渐变差,而当TPS质量份到达40份时,复合材料的旋转流变和拉伸流变特性发生突变使用吹膜成型的方式制备复合薄膜,少量TPS可以降低复合薄膜中PBST的结晶度并改善薄膜厚度稳定性,而当TPS添加到40份时,吹膜成型稳定性降低,薄膜厚度均匀性再度变差,其薄膜拉伸强度降低到只有PBST薄膜的33%。此外随着TPS质量份的上升,复合薄膜的吸水率逐渐上升,薄膜透光率也逐渐下降。

可降解热塑性淀粉/层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展

热塑性淀粉/层状硅酸盐纳米复合材料具有常规热塑性淀粉材料所没有的结构、形态以及较常规热塑性淀粉材料具有更优异的机械性能、耐热性能和气体、液体阻隔性能等而显示出重要的科学意义和应用前景。本文综述了目前国内外热塑性淀粉/层状硅酸盐纳米复合材料的发展现状,并对其应用前景进行了展望。

新型热塑性淀粉的制备和性能

以二甲基亚砜(DMSO)为增塑剂,通过熔融共混法制备了一种新型热塑性淀粉(TPS),研究不同增塑剂含量对材料结构和性能的影响,并与甘油及甘油/水复合增塑淀粉体系进行了比较.FTIR结果显示,DMSO能够与淀粉产生强烈而稳定的氢键相互作用.WAXD和SEM的研究结果表明,DMSO的加入破坏了淀粉的有序结构,实现了淀粉的塑化,形成均一的非晶连续相.同甘油及甘油/水增塑体系相比,DMSO与淀粉的羟基形成更为稳定的氢键,能够有效抑制淀粉的重结晶.动态力学和拉伸力学性能测试结果表明,经过DMSO的增塑,有效降低了淀粉的玻璃化转变温度,改善了材料的韧性,增塑效率要好于甘油及甘油/水复合增塑体系.

热塑性淀粉的制备及其结构与性能

在甘油、尿素和水存在下 ,玉米淀粉在密炼机中可加工成热塑性淀粉。研究了甘油及尿素的用量对淀粉塑化性能的影响 ,用X射线衍射仪对热塑性淀粉的结晶性能进行了研究。结果表明 ,在甘油、尿素及水的作用下 ,高温、剪切力使淀粉微晶结构受到了破坏 ,转变为易加工的热塑性淀粉。尿素用量越大 ,淀粉微晶结构被破坏程度越高 ;甘油用量越大 ,热塑性淀粉的拉伸强度越小 ,断裂伸长率越大。在甘油 /淀粉质量比为0 2 0～ 0 4 0时 ,热塑性淀粉均表现为假塑性流体 ,且甘油用量越大 ,表观粘度越小 ,流动性越好。热塑性淀粉的生物降解速度比新闻纸张快 ,将其和聚乙烯共混可加工成透明薄膜。

完全生物可降解热塑性淀粉复合材料

在添加剂的作用下，将淀粉在螺杆挤出机中加工成热塑性淀粉复合材料。研究了添加剂复合组分对热塑性淀粉力学性能、流变学性能的影响。并用Ｘ射线衍射和扫描电镜对淀粉的结构进行了研究。结果表明，在剪切力、温度和添加剂的作用下，淀粉的颗粒结构和结晶结构受到破坏。

增塑剂在热塑性淀粉中的应用研究进展

主要介绍了国内外增塑剂在热塑性淀粉中的最新研究进展。

基于淀粉直接改性的热塑性淀粉塑料研究进展

综述了近年来淀粉经改性后用于热塑性淀粉塑料领域的研究进展。根据淀粉的改性方法不同,主要综述了淀粉氧化改性、酯化改性、醚化改性、交联改性以及聚氨酯改性后对所制备的热塑性淀粉塑料性能的影响,归纳和总结了最新的研究成果并提出展望。

热塑性淀粉的增强研究进展

主要介绍有机纤维和无机矿物两大类增强体在热塑性淀粉中的应用现状和进展,分别指出有机纤维、无机矿物和其他增强材料在应用中存在的优点与不足,提出了可能的发展方向。

聚对苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯/热塑性淀粉生物降解膜的制备及性能

马来酸酐(MA)作为增容剂,与聚对苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯(PBAT)、热塑性淀粉(TPS)共混获得PBAT/MTPS共混物,并制备了吹塑薄膜。通过红外表征、示差扫描量热分析、扫描电子显微镜、拉伸试验研究了共混体系及薄膜的分子之间相互作用、热性能、表面形态和力学性能。结果表明,加入MA能促使PBAT与TPS共混体系发生酯交换反应,PBAT的玻璃化转变温度显著提高,淀粉的粒径明显降低,拉伸强度比PBAT/TPS提高,获得了性能优良的生物降解薄膜。

热塑性淀粉塑料的力学性能研究

以淀粉和增塑剂为原料制备了热塑性淀粉 (TPS)塑料及TPS/EVA共混材料 ,研究了材料的力学性能。结果表明 :TPS塑料的拉伸强度和弹性模量随着增塑剂用量的增加而降低 ,断裂伸长率和冲击强度则随之升高 ;用量相同时 ,3种增塑剂对TPS塑料的冲击强度和断裂伸长率的改善程度依次为 :乙二醇 >丙三醇 >丙二醇 ,而对拉伸强度和弹性模量的影响正好相反 ;相同条件下 ,3种热塑性淀粉塑料的韧性为 :玉米TPS >木薯TPS >小麦TPS。加入经马来酸酐改性后的乙烯 -醋酸乙烯酯共聚物 (EVA)后 ,TPS的韧性显著提高 ,其中 。

单一/复合塑化剂制备复合材料中热塑性淀粉基质的研究

为了促进淀粉基复合材料中淀粉基质与预处理纤维表面更好的结合,解决热塑性淀粉的再结晶问题,分别采用甲酰胺、尿素、甘油、乙二醇按照10∶2、10∶2.5、10∶3、10∶3.5、10∶4的比例对天然玉米淀粉进行了塑化,同时研究了甲酰胺-尿素复合塑化淀粉和甘油-乙二醇复合塑化淀粉。通过解读红外光谱图谱,塑化剂主要通过与淀粉分子中的羟基形成氢键对淀粉进行塑化,破坏淀粉的晶体结构,最佳塑化比为m(淀粉)∶m(塑化剂)=10∶3,其中甲酰胺与淀粉形成的氢键最强,塑化效果最好。X射线衍射曲线的研究表明,甲酰胺-尿素复合塑化淀粉的结晶度最低,小于1.5%,且复合塑化剂的最佳配比为m(甲酰胺)∶m(尿素)=2∶1。纤维-淀粉分子搭接模型的建立显示了热塑性淀粉与纤维间氢键结合的机理,塑化效果越好,淀粉塑化克服了纤维与淀粉的表面不相容的缺陷,淀粉基质均匀地覆盖在纤维表面。

聚乙烯醇纤维增强热塑性淀粉塑料的研究

采用双螺杆挤出法，以甘油为增塑剂，研究了质量分数为0．25％～2％的聚乙烯醇（PVA）纤维对热塑性淀粉（TPS）的增强作用。通过SEM、电子拉力机、热重法和流变仪分别研究了PVA纤维含量对PVA／TPS体系的拉伸断面形貌、力学性能、热稳定性以及加工性能影响。结果表明，PVA纤维在TPS中具有良好的分散性，可有效提高材料的力学性能，当PVA添加量为1．5％时，体系具有最佳的力学性能（拉伸强度为3．8MPa，断裂伸长率为158％）；PVA纤维添加量对体系的热稳定性基本没有影响；流变性能表明少量PVA纤维的加入可以提高加工性能，随着其含量的增加，加工性能变差。

增塑剂对聚乳酸/热塑性淀粉共混物结构与性能的影响

采用柠檬酸三丁酯(TBC)、聚乙二醇(PEG)增塑聚乳酸(PLA)/热塑性淀粉(TPS)共混体系,调节PLA的流变性能,改善PLA与TPS相容性、熔融共混特性和共混物的微观结构和力学性能。结果表明:TBC的改性效果比PEG更佳;TBC能增加TPS分散均匀性,相分散尺寸明显变小;TBC改性PLA/TPS的拉伸强度和断裂伸长率明显提高,吸水率较小。

热塑性淀粉的制备、性质及应用研究进展

淀粉由于可降解、来源广泛、价格低廉、可再生而被认为是最具发展前景的生物降解材料之一,因此,热塑性淀粉材料的研究与开发备受关注。本文综述了近年来热塑性淀粉材料的研究进展情况,内容主要涉及了热塑性淀粉的制备、性质和应用。

尿素和甲酰胺塑化热塑性淀粉

用甲酰胺和尿素作为塑化剂制备了热塑性淀粉 (TPS) .扫描电镜显示甲酰胺和尿素混合物可以使淀粉塑化 ,形成均一的连续相 ;根据FT IR谱图可以确定 ,与甘油相比 ,甲酰胺可以使热塑性淀粉体系在保存时更稳定 ,各基团的化学环境变化更小 ,这是由于甲酰胺可以和淀粉羟基形成更稳定的氢键 .X ray衍射说明甲酰胺和尿素 (重量比为 10 % 2 0 % )作为混合塑化剂可以有效抑制淀粉的回生 ,同时防止尿素结晶析出 .在RH=33%的湿度环境保存 1周 ,这种热塑性淀粉有良好的拉伸强度、伸长率和断裂能 ,分别达到 4 83MPa ,10 4 6 %和 2 17N·m .水含量对热塑性淀粉的力学性能的影响也被研究 .另外 。

聚乳酸纤维对热塑性淀粉塑料性能的影响

为增强热塑性淀粉(TPS)的力学及耐水性能,通过挤出注塑工艺制备了聚乳酸纤维(PLAF)增强的TPS复合材料(PLAF/TPS)。采用万能试验机、扫描电镜(SEM)、接触角测定仪、热重分析仪(TG)和转矩流变仪对PLAF/TPS复合材料的性能进行了表征。结果表明:适量的PLAF能够较好地分散在TPS基体中,并与淀粉分子形成氢键,从而显著增强TPS的力学及耐水性能。当PLAF的添加量(质量分数)为1.0%时,复合材料的拉伸强度及冲击强度从纯TPS的1.98 MPa、33.45kJ/m^2提高到6.79MPa、43.71kJ/m^2,断裂伸长率有所下降;PLAF的添加能使复合材料表面的接触角由纯TPS的46.3°增加到最大88.5°,耐水性能显著改善;PLAF使TPS的热稳定性略有提高;PLAF/TPS复合材料的加工性能随着PLAF添加量的增加而变差,当PLAF添加量为1.0%时,PLAF/TPS适宜加工成型。

热塑性淀粉中氢键及其对性能的影响

热塑性淀粉中的氢键对热塑性淀粉的性能有决定性的作用 .本文利用红外光谱分析甘油或甲酰胺塑化热塑性淀粉中塑化剂和淀粉间的氢键形成情况 ,发现在淀粉中 ,与塑化剂形成氢键的主要是C—O—C基团中的氧原子和C—O—H基团中的氢原子 ;而且过量的塑化剂之间会形成氢键 ,减弱塑化剂与C—O—C中氧原子的氢键作用 .与甘油相比 ,甲酰胺可以和淀粉形成更稳定的氢键 .X ray衍射研究了氢键对两种热塑性淀粉在不同湿度环境下的回生性能的影响 .结果表明甲酰胺可以有效抑制淀粉回生 .热动态力学分析 (DMTA)研究发现 ,氢键使甲酰胺塑化热塑性淀粉的玻璃化转变温度更低 .氢键使甲酰胺塑化热塑性淀粉强度和杨氏模量低 。