柏木油改性淀粉塑料的研究毕业论文

 2021-04-28 11:04

摘 要

热塑性淀粉塑料是可生物降解的环保材料,原料廉价易得,性能优异,是未来石油基塑料的良好替代品。本文说明了研究热塑性淀粉塑料的必要性,并介绍了热塑性淀粉存在的优势和不足。从增塑剂的选用、淀粉的预处理、热塑性淀粉性能的增强三个方面详细阐述了热塑性淀粉的研究现状,分析了热塑性淀粉材料存在的性能问题和成本问题,并对其发展趋势提出了展望。柏木油则具有防腐、防潮等性质。

本文讨论了柏木油的定义和分类,和相关的植物精油的概况,并针对柏木油与热塑性淀粉共混后进行改性对热塑性淀粉塑料性能的影响设计了实验方案,主要包括将不同比例的柏木油加入到淀粉塑料中,然后分别对其进行拉伸、冲击、弯曲、耐水性能、红外光谱、热重等相关试验,从而明确松节油改性对淀粉塑料性能的影响。结果表明,柏木油含量为0.5%时,柏木油改性热塑性淀粉塑料的综合性能最好,拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率相比TPS均有所提高,分别达到2.2MPa,176.42KJ/m2、123%,材料耐水性能得到改善,接触角为 55°左右,弯曲强度为 4.82MPa,吸水性降低。

关键词:淀粉塑料;柏木油;改性;研究

Study on modification of starch plastics by cypress wood oil

Abstract: Thermoplastic starch,a biodegradable environmental material,which has excellent properties with cheap and available raw materials,is the great substitute of petroleum base plastics in the future. The necessity of the thermoplastic starch and its advantages and the shortages were illustrated. The research status of thermoplastic starch was elaborated from three aspects: the selection of plasticizer,the pretreatment of starch and the enhancements of properties of thermoplastic starch. The performance and cost of thermoplastic starch materials were analyzed and the development trends were prospected. Cypress wood oil has anticorrosive, moistureproof wait for a property。

This paper discusses the definition and classification of cedar wood oil, the general situation of plant essential oil and related, and cedar wood oil and thermoplastic starch blend modification effect on the properties of the thermoplastic starch plastics design the experiment scheme, including adding different proportions of cedar wood oil to the starch plastic, then respectively on the tensile, impact, bending, water resistance, infrared spectra, thermogravimetric and related experiments, thus clear turpentine modification effect on the properties of starch plastics. Results show that the cedar wood oil content is 0.5%, the comprehensive performance of cedar wood oil modified thermoplastic starch plastics is best, tensile strength, impact strength and elongation at break than TPS increased, respectively is 2.2 MPa, 176.42 KJ/m2, 123%, material improved water resistance, contact Angle is 55 ° or so, the bending strength is 4.82 MPa, reduce water imbibition.

Keywords: starch plastics; Cedar wood oil; The modification; research

目录

1绪论 1

1.1热塑性淀粉塑料的定义 1

1.2热塑性淀粉塑料的分类 1

1.2.1 填充型淀粉塑料 1

1.2.2 光/生物双降解型淀粉塑料 2

1.2.3 共混型淀粉塑料 2

1.2.4 全淀粉塑料 2

1.3 淀粉塑料存在的不足 2

1.3.1 耐水性 2

1.3.2 成型工艺 3

1.3.3 应用范围 3

1.4 国内外研究现状 3

1.5 淀粉塑料的发展趋势 4

1.6 柏木油概述 4

1. 6.1 柏木油的分子式 C6H6O2 4

1.6.2 柏木油 4

1.7本论文研究的目的及意义 5

1.7.1研究目的 5

1.7.2研究意义 5

2实验部分 6

2.1实验药品 6

2.2实验设备 6

2.3实验方案的设计 6

2.3.1粒料和样条的制备 6

2.4实验工艺流程 9

2.4.1拉伸试验 9

2.4.2冲击试验 10

2.4.4 红外光谱测试 10

2.4.5 耐水性能测试 10

3.结果与讨论 11

3.1拉伸测试结果与分析 11

3.2冲击测试结果分析 15

3.3弯曲测试结果分析 16

3.4红外测试结果分析 17

3.5接触角测试结果分析 18

3.6吸水率测试结果分析 19

4.总结 21

致谢 22

参考文献 23

1绪论

石油基塑料性能稳定、易于加工,被大量应用于生产生活中,但由于原料不可再生、产品难降解,带来了资源匮乏、环境污染等问题。

在可持续发展战略的要求之下,开发研制可完全降解的塑料制品来代替石油基塑料势在必行。淀粉具有来源广泛、价格低廉、安全无害、可生物降解的优点,且为可再生资源,是用以替代石油基塑料的良好原料[2]。淀粉基塑料发展至今经历了填充型、共混型和热塑性淀粉三个阶段[3],其中,热塑性淀粉塑料中淀粉含量在90%以上,可完全降解,用以替代石油基塑料可以极大地缓解能源短缺和环境污染等问题,是淀粉基塑料发展的方向和目标。

1.1热塑性淀粉塑料的定义

热塑性淀粉塑料是在淀粉中加入添加剂,如增塑剂,改性剂等,然后在高温,剪切力的作用下,破坏天然淀粉的分子结晶结构,使之成为无定形的淀粉分子结构,使之具有热塑加工性能,是一种淀粉含量较高的全淀粉塑料。

1.2热塑性淀粉塑料的分类

淀粉塑料按照在时间上出现的顺序可以分四类:(1)填充型;(2)光/生物双降解型;(3)共混型;(4)全淀粉型 [1]。也有把第一种和第二种合为一种的,本文按照前者。按照技术发展阶段分,可以分为三个发展阶段,分别为第一阶段,第二阶段和第三阶段。

1.2.1 填充型淀粉塑料

主要是指用淀粉填充通用塑料,如:PP、PE等强度较高。以淀粉填充PE为例子,首先,在淀粉干燥至含水量为1%或更低之后,将其与增容剂和助氧化剂混合以形成母料。,然后再和PE共混,它的特点是:添加的淀粉量不大于30%,降解速度慢且不能完全降低,这将导致二次污染问题,并且不能达到淀粉塑料所要求的绿色,无污染目标。

但由于填充型淀粉塑料的基体树脂:PE、PP、PVC、PS等为主要成分,因此并不是可以完全可降解,对解决环境污染问题没有较明显帮助。

1.2.2 光/生物双降解型淀粉塑料

光/生物双降解型淀粉塑料是在填充型淀粉塑料的基础上,加入光敏剂,以促进塑料的分解。光/生物双降解型淀粉塑料由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量的助剂如增塑剂、交联剂等制成 ,光敏剂是过渡金属的有机化合物或盐。光/生物降解塑料具有光降解及生物降解的双重性质 ,通过改变光敏剂的配比可调节制品的使用期[4]

1.2.3 共混型淀粉塑料

与淀粉共混的传统合成树脂有聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯等,生物分解树脂有聚乳酸、聚丁烯酸琥珀酸酯、聚己内酯等,淀粉也可以通过与纤维素、甲壳素等天然材料共混,得到片材、薄膜,或者制成包装袋。

1.2.4 全淀粉塑料

全淀粉塑料即热塑性淀粉,热塑性淀粉也称为“无构淀粉”,通过一定的加工方法使淀粉结构无序化,使它具有热塑性,所谓“热塑性”,是指物质在加热时会发生流动而变形,冷却后能保持一定的形状。

1.3 淀粉塑料存在的不足

1.3.1 耐水性

天然淀粉分子中富含羟基,极易吸水导致其力学性能下降,使得淀粉在使用过程中力学性能较差,而力学性能,特别是拉伸强度和断裂伸长率,是材料具有使用性能的基本条件。一般而言,材料的力学性能同淀粉的含量是呈反比的。淀粉的力学性能同淀粉种类和处理方式有关。

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