热塑性木薯淀粉/PVA/SiO_2复合材料的加工行为与力学性能研究

通过熔融法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/聚乙烯醇(PVA)/二氧化硅(SiO_2)复合材料,并研究复合材料的加工性能和力学性能。结果表明,随着SiO_2用量增加,TPS/PVA/SiO_2复合材料的拉伸强度先上升后下降,当SiO_2用量为2份时复合材料的拉伸强度最高达到22.65 MPa;TPS/PVA-1799/SiO_2复合材料的拉伸强度高于TPS/PVA-1788/SiO_2复合材料的;经过表面改性的SiO_2有利于提高TPS/PVA/SiO_2复合材料拉伸强度。随着SiO_2用量的增加,TPS/PVA/SiO_2复合材料的塑化时间缩短,塑化扭矩和平衡扭矩增加。随着甘油用量的增加,复合材料的塑化时间、塑化扭矩和平衡扭矩均降低;添加PVA-1788和表面处理后SiO_2有利于提高TPS/PVA/SiO_2复合材料的塑化性能。     

木薯淀粉/剑麻纤维复合材料的性能研究

以天然高分子材料木薯淀粉、剑麻纤维(SF)为原料、甘油为增塑剂,通过熔融共混法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/SF复合材料,研究了TPS/SF复合材料的塑化行为、拉伸性能、熔融行为、热降解性、透光性和结构。结果表明:SF的加入使TPS/SF复合材料的塑化时间缩短、塑化扭矩和平衡扭矩增加;TPS/SF复合材料的拉伸强度呈现先增加后降低趋势;TPS/SF复合材料的熔融峰温度增加、熔融焓降低。随着SF用量的增加,TPS/SF复合材料的透光率呈现降低现象;添加SF后,TPS/SF复合材料热降解温度升高,SF削弱TPS/SF复合材料分子间的氢键作用,TPS/SF复合材料球晶变得模糊。     

热塑性木薯淀粉/SiO2复合材料回生过程的稳定性研究

通过熔融共混法制备热塑性木薯淀粉/二氧化硅(TPS/SiO_2)复合材料,通过差示扫描量热仪(DSC)研究回生过程中TPS/SiO_2复合材料的熔融焓和熔融峰变化,通过X射线衍射(XRD)和偏光显微镜(POM)研究晶型和球晶形态大小的变化规律,通过热重仪(TG)分析TPS/SiO_2复合材料的热降解行为,并进行自然降解测试。结果表明:随着回生时间增加,TPS/SiO_2复合材料的熔融焓增大、回生程度增加,热降解温度降低、自然降解率增加;球晶大小和晶型随着回生时间变化发生改变。在短期回生过程中,TPS/SiO_2复合材料以淀粉直链分子链结晶为主;在长期回生过程中,部分淀粉分子链发生断裂,有利于淀粉的回生程度提高,但随着回生时间进一步增加,淀粉分子链继续发生断裂降解,使得球晶结构完善程度下降。     

二氧化硅作用下木薯淀粉/聚乙烯醇复合材料的回生行为研究

通过熔融混合法制备了热塑性木薯淀粉(TPS)/聚乙烯醇(PVA)/二氧化硅(SiO_2)复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外仪(FTIR)研究SiO_2用量、表面改性前后对TPS/PVA/SiO_2复合材料回生动力学和结构的影响。结果表明:随着回生时间的增加,TPS/PVA/SiO_2复合材料的氢键作用增强,回生程度增加。利用Avrami方法进行回生动力学分析发现,当SiO_2用量为2和7份时可抑制TPS/PVA/SiO_2复合材料回生;而当SiO_2为5份时则促进TPS/PVA/SiO_2复合材料回生。表面改性后的SiO_2与木薯淀粉分子之间形成更强的氢键作用,比未改性SiO_2能起到抑制木薯淀粉回生作用。改性后SiO_2在基体材料均匀分散,且与基体材料具有较好的界面黏结力。     

二氧化硅作用下热塑性木薯淀粉的热降解行为研究

以木薯淀粉为研究对象,甘油为增塑剂,添加二氧化硅(SiO_2),通过熔融共混法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/SiO_2复合材料。利用热重分析仪研究不同粒径(23μm、200nm、20nm)、不同用量(0、2、5、7份)和表面改性前后SiO_2对TPS/SiO_2复合材料热降解行为的影响。结果表明,添加200nm SiO_2的TPS/SiO_2复合材料的热降解温度均比添加20nm、23μm的高,具有较高的热稳定性;随着SiO_2用量的升高,TPS/SiO_2复合材料热降解温度增加;添加未改性SiO_2的TPS/SiO_2复合材料的热降解温度高于改性后SiO_2。     

热塑性木薯淀粉/SiO_2复合材料的热降解动力学

通过熔融共混法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/二氧化硅(SiO_2)复合材料,利用热失重分析(TG)方法研究TPS/SiO_2复合材料的热降解温度及热降解动力学。结果表明,随着升温速率增加或加入SiO_2后,TPS/SiO_2复合材料的热降解温度增加。利用Kissinger方法对TPS/SiO_2复合材料热降解动力学进行研究,发现未添加SiO_2时TPS热降解活化能为206.90 kJ/mol;当添加2份SiO_2时,TPS/SiO_2复合材料热降解活化能提高到223.41kJ/mol;添加亲水SiO_2后TPS/SiO_2复合材料的热降解活化能高于添加疏水SiO_2的。采用Flynn-Wall-Ozawa方法发现,随着SiO_2的加入,TPS/SiO_2复合材料的热降解活化能增加。     

热塑性木薯淀粉/聚乙烯醇复合材料的制备、结构与性能研究

采用熔融法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/聚乙烯醇(PVA)复合材料,研究PVA和增塑剂的种类、用量对TPS/PVA复合材料的加工、力学性能、回生行为及结构影响。研究结果发现随着PVA用量的增加,TPS/PVA复合材料的塑化时间缩短、塑化扭矩和平衡扭矩增大;随着甘油增塑剂用量的增加,TPS/PVA复合材料的塑化时间、扭矩降低。TPS/PVA-1788复合材料的塑化时间、塑化扭矩和平衡扭矩均比TPS/PVA-1799复合材料的小;采用尿素/甲酰胺复配增塑TPS/PVA复合材料的塑化时间、塑化扭矩和平衡扭矩比使用甘油小。随着PVA用量的增加,TPS/PVA复合材料的拉伸强度增加;TPS/PVA-1799复合材料的拉伸强度比TPS/PVA-1788复合材料的高。使用甘油增塑TPS/PVA复合材料的拉伸强度高于使用尿素/甲酰胺复配增塑剂。随着回生时间增加,TPS/PVA复合材料的回生焓增加。添加PVA加速TPS的回生过程,随着PVA用量进一步增加,TPS/PVA复合材料回生降低。PVA能削弱TPS的氢键作用,提高TPS塑化程度,有利于TPS/PVA复合材料的均匀性。     

二氧化硅粒子对热塑性木薯淀粉稳定性能的影响

通过添加二氧化硅(SiO2)到木薯淀粉(TPS)中,采用熔融共混法制备热塑性TPS/SiO2复合材料,研究复合材料的吸水性、生物降解性和熔融行为。结果表明,随着SiO2添加量的增加,TPS吸水率呈下降趋势,且添加经过硅烷偶联剂(KH550)表面处理后的纳米SiO2比未处理的吸水率低。随着生物降解时间的增加,TPS/SiO2复合材料的生物降解率提高;随着SiO2用量的增加,TPS的生物降解率呈下降变化,且SiO2表面处理后能明显提高TPS的生物降解性。随着SiO2用量的增加,TPS的熔融峰增加,且添加SiO2表面处理后的TPS熔融峰比未经表面处理的SiO2高。     

超声对不同粒径二氧化硅改性热塑性木薯淀粉的影响

通过熔融共混模压法制得了热塑性木薯淀粉(TPS)/SiO₂复合材料。采用DSC、偏光(PLM)、水接触角、TG、SEM、FTIR、XRD考察了超声作用下不同粒径(0.02、0.2、23μm)SiO₂对热塑性木薯淀粉的回生熔融焓、回生速率、回生指数及球晶形态结构、水接触角、热稳定性的影响。结果表明,超声作用使TPS/SiO₂复合材料的熔融焓增加、回生速率提高、回生指数降低,且添加粒径0.02μm SiO₂制得TPS/SiO₂复合材料的回生速率提升幅度最大;超声作用使TPS/SiO₂复合材料球晶变得明显、水接触角提高;超声作用使复合材料的水分容易挥发,甘油与淀粉的结合能力增强,淀粉的分子结构稳定性增加;超声作用使SiO₂粒子在基体中聚集减少、分散更好;复合材料的回生程度增加,双螺旋结构减少;复合材料呈现出A+V晶型,超声作用后,复合材料V晶型增加、A晶型减少。     

热塑性木薯淀粉/PVA/SiO_2共混材料的稳定性能研究

通过添加聚乙烯醇(PVA)、二氧化硅(SiO2)到木薯淀粉中,采用熔融密炼法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/PVA/SiO2共混材料,研究共混材料的吸水性、生物降解与熔融行为。研究结果表明:随着SiO2用量的增加,TPS/PVA/SiO2共混体系的吸水率增加,TPS/PVA(1799)/SiO2共混材料的吸水率高于TPS/PVA(1788)/SiO2共混物。表面改性后SiO2的TPS/PVA/SiO2共混物的吸水率低于未改性SiO2。随着SiO2用量的增加,TPS/PVA/SiO2共混物的生物降解降低,共混物的熔融峰增高,而熔融焓降低。     

TPS/EVA泡沫复合材料的制备及其阻燃与力学性能

以热塑性淀粉(TPS)为成炭剂与聚磷酸铵(APP)、可膨胀石墨(EG)复配组成膨胀型阻燃剂,通过熔融密炼、开炼塑化、硫化发泡制备了热塑性淀粉/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(TPS/EVA)泡沫复合材料,探讨了TPS用量对泡沫复合材料阻燃性能、力学性能的影响。结果表明,TPS的加入显著提高了TPS/EVA泡沫复合材料阻燃性能,可起到良好的成炭作用;TPS/EVA泡沫复合材料的拉伸强度、断裂伸长率以及撕裂强度随着TPS用量的增加呈现先增大后减小的趋势,相对密度则是小幅度上升。当TPS用量为6%时,TPS/EVA泡沫复合材料综合性能最好,其LOI可达26.5%且UL-94为V-0级,拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及相对密度可达2.395 MPa、177.48%、10.59 N·mm^-1、0.21452。     

超声对不同粒径二氧化硅改性热塑性木薯淀粉影响

以木薯淀粉为研究对象,通过熔融共混模压法制得热塑性木薯淀粉（TPS）/二氧化硅（SiO2）复合材料。研究超声作用下不同粒径（0.02 μm、0.2 μm、23 μm）二氧化硅对热塑性木薯淀粉的回生熔融焓、回生速率、回生指数及球晶形态结构、接触角、热稳定性的影响规律。结果表明,与未超声样品相比,利用差示扫描量热仪（DSC）发现经过超声作用后TPS/SiO2复合材料的熔融焓增加,回生速率提高、回生指数降低,且添加20 nm SiO2制得产物回生速率提升幅度最大;偏光（PLM）和接触角测试发现,经过超声作用后,TPS/SiO2复合材料球晶都变得明显、水接触角提高。TG分析表明,超声作用使复合材料的水分容易挥发,甘油与淀粉的结合能力增强,淀粉的分子结构稳定性增加。SEM分析表明,超声作用下使得二氧化硅粒子在基体中聚集减少、分散更好;采用FTIR分析发现,复合材料的回生程度增加,双螺旋结构减少;XRD分析表明,复合材料呈现出A+V晶型,超声作用后使得V晶型增加、A晶型减少。     

LDPE/Nano-ATH复合材料性能研究

采用熔融共混法制备了低密度聚乙烯(LDPE)/纳米氢氧化铝(nano-ATH)复合材料,研究了nano-ATH的加入量对复合材料力学性能和阻燃性能的影响,利用扫描电镜分析了nano-ATH在LDPE基体中的分散性。结果表明:随着nano-ATH用量的增加,LDPE/nano-ATH复合材料的拉伸强度稍有下降,但断裂伸长率却急剧下降;nano-ATH的加入,有助于改善LDPE的阻燃性能;随着用量的增加,nano-ATH在LDPE基体中的分散性逐渐变差。     

界面作用对热塑性聚氨酯/热塑性淀粉复合材料性能的影响

采用双螺杆挤出制备热塑性聚氨酯(TPU)/热塑性淀粉(TPS)复合材料。研究了界面作用对复合材料机械性能的影响;考察了增韧剂种类和含量、淀粉形态和含量对TPU/TPS复合材料机械性能、耐水性能与降解性能的影响;通过红外光谱和扫描电镜对TPU/TPS界面进行了分析。结果表明,聚烯烃弹性体(POE)对TPU/TPS具有良好的增韧效果,对淀粉进行热塑化,可增强淀粉与TPU界面相互作用,从而有效地提高复合材料的机械性能。当TPS用量达到20份,POE用量10份时,TPU/TPS耐折弯次数超过30 000次,其缺口冲击性能、拉伸性能与纯的TPU相当,而其最大吸水率仅为6.2%,7周的生物降解率较TPU提高了6.8倍。     

剑麻纤维表面处理对热塑性木薯淀粉结构与性能的影响

以甘油为增塑剂,采用熔融共混法制备热塑性木薯淀粉/剑麻纤维(TPS/SF)复合材料,研究碱处理和3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)两种不同表面处理方法处理剑麻纤维对TPS结构与性能的影响。结果表明,添加碱处理剑麻的TPS/SF复合材料塑化性能较好,更容易进行加工;在力学性能、回生行为、热性能和结构方面,添加KH550处理的剑麻纤维TPS/SF复合材料拉伸强度和弹性模量较高,能更好抑制TPS回生,且热稳定性能更好,结构更稳定、更疏水。     

PLA/PBAT/木薯淀粉复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/木薯淀粉生物基降解材料,分析了木薯淀粉、丙三醇和扩链剂含量对聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混比为80/20复合材料的结晶性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明,木薯淀粉的加入能显著提高复合材料的结晶度,当添加10份木薯淀粉时,结晶度为26.43%,与未添加时相比,提高了72.5%;丙三醇能改善共混物的加工性能和韧性,当木薯淀粉为20份、丙三醇为2份时,材料的平衡扭矩下降27.3%,断裂伸长率由13.6%提高至30.4%,增大了123.5%;当扩链剂含量1.0份时,储能模量和复数黏度的最大值分别提高了291.4%和75.5%,并且,复合材料的力学性能最佳,断裂伸长率为45%,冲击强度为42.9 kJ/m²,与未添加时相比,分别增大了48%、119%。     

基于体积拉伸流场的TPS/OMMT纳米复合材料制备及性能研究

通过基于体积拉伸流场作用为主的双轴偏心转子挤出机制备了热塑性淀粉(TPS)和TPS/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,并研究了TPS/OMMT纳米复合材料的微观结构、力学性能、热稳定性及耐水性能。结果表明,在甘油和拉伸流场的协同作用下,OMMT片层间距增加,并均匀分散在塑化良好的TPS基体中。低含量时,OMMT在TPS/OMMT纳米复合材料形成剥离结构,高含量时OMMT主要以插层结构存在;与TPS相比,TPS/OMMT纳米复合材料的力学性能,热稳定性,耐水性有明显提升。其中,拉伸强度最大提升幅度为43.8%;初始降解温度最大提升幅度为20.1℃;接触角最大提升幅度为25.7°。     

CNFs的掺杂与取向对CNFs/LDPE纳米复合材料结晶性能的影响

通过微波法化学镀镍对纳米碳纤维(CNFs)进行表面改性,采用熔融共混法制备CNFs/低密度聚乙烯(LDPE)纳米复合材料,在模压硫化过程中施加磁场,实现表面镀镍CNFs在LDPE基体中的取向,研究了CNFs的掺杂对CNFs/LDPE纳米复合材料结晶性能的影响,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察刻蚀后样品中CNFs分散、取向情况和球晶形貌,采用X射线衍射仪(XRD)分析纳米复合材料结晶性能。研究发现,在LDPE基体中CNFs的掺杂对纳米复合材料结晶性能有着较大的影响;掺杂CNFs使LDPE的结晶度下降,且掺杂样品需较长时间的刻蚀才能看到清晰的球晶结构,LDPE的球晶结构较明显,其直径约6μm,CNTs的取向使纳米复合材料的结晶度增大。     

环氧大豆油对TPS/PLA复合材料性能的影响

制备了热塑性淀粉(TPS)/聚乳酸(PLA)生物降解复合材料,探讨了环氧大豆油(ESO)对复合材料断面形貌、热流率、生物降解性能以及物理性能的影响。结果表明:ESO的添加能够促进TPS塑化,提高TPS/PLA体系相容性能,使复合材料拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度明显提高。其中,拉伸强度、冲击强度随ESO含量的增加先升高后降低,而断裂伸长率则单纯与ESO含量呈正相关关系。在ESO含量为6份时,复合材料拉伸强度从23.9 MPa提高到24.3 MPa,在ESO含量为8份时,复合材料冲击强度从5.9 kJ/m~2提高到7.2 kJ/m~2,在ESO含量为10份时,复合材料断裂伸长率从32%提高到98%。并且ESO含量的增加还能提高复合材料生物降解速率,在ESO含量为10份时,复合材料完全降解时间由240 d降至210 d,在ESO含量为4～6份时,复合材料具有良好的耐热、耐水和耐油性能。     

TPS/PVA共混物的热降解行为

以热塑性木薯淀粉(TPS)为研究对象,甘油或甲酰胺/尿素为增塑剂,通过熔融共混法制备TPS/聚乙烯醇(PVA)共混物,利用热重分析仪研究增塑剂种类、用量及PVA对TPS热降解行为的影响。结果表明:添加甘油的TPS热降解温度高于添加甲酰胺/尿素复配增塑剂;随着甘油用量的增加,TPS热降解温度降低;添加PVA后,TPS热降解温度降低,且随着PVA用量的增加而降低;TPS热降解过程分为3个阶段,TPS/PVA共混物的热降解分为4个阶段;随着升温速率的增加,TPS的热降解温度升高;采用Kissinger研究了TPS/PVA共混物的热降解动力学,PVA的加入降低了TPS的热降解活化能。