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聚乳酸/醋酸淀粉(PLA/AS)可降解共混物综合了PLA的高性能和淀粉的低成本,不但能够部分替代传统石油基塑料,减少一次性塑料对环境造成的污染,更拓展了淀粉的非食物用途,是一种极具开发前景的新型可降解塑料。但是由于淀粉无法熔融加工,与聚乳酸共混中以淀粉颗粒的形式填充其中,添加量受到制约,共混材料的使用性能也不尽如人意。
针对上述问题本文通过不同挤出设备,改变螺杆结构形成不同流场制备了醋酸淀粉含量达60%(质量比)的PLA/AS共混物,研究了共混物的流变、形态和性能。采用旋转流变仪测量材料的动态黏弹流变性能和热稳定性;通过热分析仪测量材料的热分解温度;采用扫描电镜分析材料的微观形态。
通过对所制备材料的流变、形态和性能的研究发现:
在双螺杆挤出机强剪切流场中,随着挤出次数的增加,共混物的混合均匀性得到提高,两相的界面张力被削弱,界面黏结得以增强。研究还发现甘油能够有效提高醋酸淀粉的塑化程度,并且在加工过程中甘油有利于提高共混物热稳定性,使共混物在加工过程中不易降解,从而在多次加工过程中保证共混物各项性能的稳定性。
在单螺杆挤出机中,通过组合螺杆元件形成具有弱剪切流场和混沌流场的两种螺杆结构,并通过在线取样装置从单螺杆挤出机沿程取样,获得不同取样口下的共混物,研究了共混物在不同取料位置下的流变、性能和微观形态。结果发现具有混沌流场的混沌元件组合螺杆比具有弱剪切流场的普通螺杆能够对共混物产生更好的分散、分布混炼效果,对AS塑化较完全,使共混物具有更好的热稳定性,并且混沌组合螺杆能够明显提高共混物的混合均匀性,削弱两相界面张力,增强两相界面黏结;甘油含量的增加改善了共混物的流动性能,但是降低了AS的塑化程度和共混物的热稳定性。
流场类型对PLA/AS/GL共混物性能的改善效果比较:单螺杆挤出机混沌组合螺杆形成的混沌流场>双螺杆挤出机形成的强剪切流场>单螺杆挤出机普通螺杆形成的弱剪切流场。