改性蔗渣/PHBV/PBAT包装材料的研究

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随着石油资源的短缺及环境问题的日益严重,开发生物基可降解聚合物材料成为了目前研究的热点。本课题以聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、甘蔗渣为原材料,并选择碱处理、硅烷偶联剂处理以及碱和硅烷偶联剂复合处理对甘蔗渣进行改性,通过粉末共混热压工艺制备了改性蔗渣/PHBV/PBAT复合材料,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、力学性能以及吸水性能等表征方法对复合材料的结构及性能进行了分析,确定了原料的最佳共混比例以及甘蔗渣的最佳改性方法及处理浓度。(1)将PHBV与PBAT按照不同质量比制备PHBV/PBAT复合材料,研究结果表明,PHBV与PBAT为物理共混,两种材料具有一定的相容性;力学性能显示PBAT含量的增加使复合材料的力学强度和模量降低,柔韧性提高;PBAT的加入使复合材料的结晶度降低,热稳定性提高,吸水性能提高。(2)在PHBV/PBAT质量比为60/40的基础上,添加不同含量的甘蔗渣,得到甘蔗渣/PHBV/PBAT复合材料。研究结果表明,甘蔗渣的加入使复合材料的模量大幅提高,材料的刚性增加;DSC数据表明,甘蔗渣可以改善复合材料的结晶性能;随着甘蔗渣含量的升高,复合材料的热稳定性能逐渐降低,紫外阻隔效果逐渐增强,吸水能力大幅提升。甘蔗渣含量为20%时,复合材料的综合性能最好。(3)将甘蔗渣用不同浓度的NaOH处理,并按照上述确定的最佳共混比例制备复合材料。结果表明,NaOH有效地去除了甘蔗渣中的半纤维素和木质素,DTG曲线由两个热分解峰变为一个热分解峰,碱处理使复合材料的界面相容性得到改善,从而使复合材料的力学性能、结晶性能、疏水性能都得到了提高。NaOH处理浓度为4%时,复合材料的综合性能最好。(4)将甘蔗渣用不同浓度的硅烷偶联剂KH570处理,并对比了直接进行偶联剂处理与碱和偶联剂复合处理两种方法。红外分析表明,KH570成功接枝到蔗渣纤维表面;纤维表面极性降低,复合材料的界面相容性得到了很好的改善,其中碱和偶联剂复合处理改性效果最好;随着KH570处理浓度的升高,复合材料的力学性能先升高后降低,热稳定性提高,疏水性能提高。KH570处理浓度为8%时,复合材料的综合性能最好。
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