熱塑性葡甘聚糖-聚乳酸共混材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、本項(xiàng)目在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2007BAE42804)項(xiàng)目：《魔芋葡甘聚糖規(guī)模化加工和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)》的資助下，以我國(guó)來源豐富、可再生的特有天然魔芋葡甘聚糖(KGM)為原料，圍繞環(huán)境友好、滿足使用要求的魔芋葡甘聚糖熱塑新材料的研發(fā)，研究了熱塑性葡甘聚糖與聚乳酸熔融共混材料的基本特性。并針對(duì)魔芋葡甘聚糖的熱塑改性、與聚乳酸熔融共混的相容特性、熱性能、熔融共混的流變特性和應(yīng)用特性等進(jìn)行較為系統(tǒng)的測(cè)試與分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：
　　

2、 (1)魔芋葡甘聚糖經(jīng)丙烯酸甲酯與乙酸乙烯酯熱塑改性，具有疏水和疏油的特性；并保持了完全生物降解性能，且周期可控。熱塑性葡甘聚糖紅外光譜圖中，在1062cm-1、1635cm-1、3373 cm-1處的特征吸收峰消失；同時(shí)，在1089 cm-1和1164cm-1處產(chǎn)生了葡甘聚糖環(huán)上C6-O-中的C-O伸縮振動(dòng)特征吸收峰和丙烯酸甲酯官能團(tuán)-COOCH3中的C-O伸縮振動(dòng)特征吸收峰。其熱分解溫度增加70℃左右，達(dá)到320℃左右，玻璃化溫度

3、為18℃，具有一定的熱塑加工性能。
　　 (2)熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸熔融共混研究，其熱分析與掃描電鏡得出熱塑性葡甘聚糖與聚乳酸為良好的相容體系，熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸共混材料只存在一個(gè)介于兩單組分之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并隨著聚乳酸的增加而增加；熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸共混材料的液氮脆斷面在5000倍下觀察，呈現(xiàn)出較平整的斷面狀態(tài)，沒有出現(xiàn)界面相。
　　 (3)熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸共混材料的動(dòng)態(tài)流變性能具有一定的規(guī)律性與

4、可控性，隨著熱塑性葡甘聚糖的增加，共混材料熔體強(qiáng)度不斷增加。其中，熱塑性葡甘聚糖的流動(dòng)性得以增強(qiáng)，而聚乳酸的熔體強(qiáng)度得到增加；熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸共混材料的溫度敏感性隨熱塑性葡甘聚糖的增加而減弱；同時(shí)，熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸共混材料沒有出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。
　　 (4)以低密度聚乙烯的流變特性為對(duì)照，聚乳酸的可控加入改善了熱塑性葡甘聚糖的加工性能。其中，在180℃時(shí)，PE的平衡扭矩為5.0N.m，塑化時(shí)間為40s；當(dāng)熱塑性葡甘聚糖

5、/聚乳酸的比例為40/60時(shí)，共混材料的平衡扭矩為4.8N.m，塑化時(shí)間為50s，與PE較接近，利于加工；隨著溫度的升高，熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸共混材料的最大扭矩值和平衡扭矩值均逐漸下降。當(dāng)溫度從160℃上升到190℃時(shí)，熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸的比例為40/60時(shí)的共混材料最大扭矩值從26.6N.m下降到23.7N.m，可以有效的降低生產(chǎn)過程中的能耗；而平衡扭矩從7.8N.m降到2.6N.m，變化很大；同時(shí)塑化時(shí)間由130s降到50s左

6、右。
　　 (5)隨著熱塑性葡甘聚糖含量的增加，拉伸強(qiáng)度逐漸降低，斷裂伸長(zhǎng)率逐漸增大。其中聚乳酸的含量大于50％時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度大于20MPa，而當(dāng)熱塑性葡甘聚糖比例為80％時(shí)，其斷裂伸長(zhǎng)率增長(zhǎng)到最大為520.5％。當(dāng)熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸的比例為40/60時(shí)，共混材料具有較高的綜合性能，其拉伸強(qiáng)度為36.5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為234.8％。熱塑性葡甘聚糖/聚乳酸共混材料的抗沖擊強(qiáng)度隨著熱塑性葡甘聚糖的增加而增加，其中當(dāng)熱