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凭借轻便、耐用、加工性能好等特点,以石油为原料生产的塑料已被广泛应用于各个领域。然而,石油基塑料在自然界几乎无法降解,给环境带来了巨大的压力。另一方面,石油属于不可再生能源,长期使用会造成能源短缺。因此,开发出非石油基的全降解塑料对解决白色污染、缓解能源危机具有重要意义。淀粉来源广泛、价格便宜、降解完全,可解决资源短缺和污染问题。但是,淀粉塑料有其本身的缺陷,比如力学性能差、二次加工困难、吸水性强等问题;此外,现有市场上的淀粉塑料淀粉含量较低(20-30%),这大大增加了塑料的生产成本。 首先,本研究以水与甘油为复合增塑剂,通过双螺杆挤出机制备了热塑性淀粉(TPS),探究了复合增塑剂含量对塑化淀粉力学性能、微观结构等的影响。复合增塑剂添加量为40份,甘油∶水=2∶3时,热塑性淀粉的力学性能最佳,塑化效果最好。此外,还添加了纳米二氧化硅为增强剂,来提升热塑性淀粉的力学强度,发现4%纳米二氧化硅的添加量对热塑性淀粉的增强效果最好。 其次,采用聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)与(热塑性淀粉)TPS共混手段来解决TPS力学性能差、易吸水的问题。为了改善TPS与PBAT之间的相容性,制备了马来酸酐接枝物(rPBAT)作为相容剂,并证明当增容剂添加量为7%时,TPS/PBAT的拉伸性能和冲击性能达到最佳,两者之间相容性良好。采用ADR与PBAT进行扩链反应,得到了高分子量的MPBAT,制备不同添加量的MPBAT的TPS/PBAT60/40二元合金,并对复合材料的力学性能、耐热性能、微观性能、降解性能、加工性能等进行了表征,发现当MPBAT含量为20%时,二元复合材料的拉伸强度和断裂伸长率最佳并且受外界湿度影响很小。降解曲线表明MPBAT的加入能够延长降解时间。 最后,在此基础上,制备了淀粉为基体(60wt%)的热塑性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯TPS/PBS/PBAT三元合金,并对三元合金的力学性能、熔点和冷结晶行为、耐热性能、流变性能、加工性能进行了表征。得到了TPS/PBS/PBAT60/30/10三元合金既具有PBS树脂的强度,也具有PBAT树脂的韧性。SEM测试表明,TPS/PBS/PBAT60/10/30相容性良好,具有典型的核壳结构。 本文制备的热塑性淀粉/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯二元合金、热塑性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯三元合金两种全降解材料,在性能上优于传统石油基塑料聚乙烯、聚丙烯,将在食品、包装、地膜等领域会有广阔的应用空间。