论文部分内容阅读
随着石油短缺带来的能源危机和废弃塑料引起的“白色污染”日趋严重,对生物降解材料的研究愈来愈引起各国政府和科学家们的重视与关注。本课题在金发科技股份有限公司成功量产丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)的基础之上,通过复配经增塑剂改性的热塑性淀粉(TPS)及聚乳酸(PLA),制备三元复配的复合材料,通过FT-IR、DSC、SEM和力学性能分析研究了其结构和性能的关系,最终在研发的三元复配配方的基础上实现了该复合材料的产业化,创造了可观的经济效益。首先,使用TPS和PBSA,通过熔融法制备了系列PBSA/TPS复合材料,研究TPS用量对PBSA/TPS复合材料的结构、力学性能、耐热性能的影响。研究表明:PBSA复配TPS后,复合材料的耐热性和拉伸性能随着TPS用量的增加而下降,TPS用量超过30%后降幅增大。综合材料成本考虑,TPS添加量为30%的时候具有成本优势。但需要解决复合材料中TPS的分散问题和耐热性问题。其次,采用熔融法制备了TPS/PLA系列复合材料,通过FT-IR、TG、SEM和力学性能测试研究了TPS/PLA系列复合材料的结构、力学性能、耐热性能。力学研究结果表明,TPS/PLA复合材料断裂伸长率随着PLA用量的减少而呈先升后降的变化趋势,TPS和PLA之间存在相互作用。TG结果显示:PLA可明显提高TPS/PLA复合材料的热分解温度;SEM分析表明:PLA在80%用量的时候,TPS/PLA复合材料中的TPS分散状态良好,但在PLA用量减少后,两相发生了不相容的问题,综上可以判断,PLA和TPS之间存在相互作用,且PLA可以改善复合材料耐热性。第三,以30%为TPS的添加量,调整PBSA和PLA的配比,通过熔融法制备了系列PBSA/TPS/PLA复合材料,通过FT-IR、TG、SEM和力学性能测试,对PBSA/TPS/PLA复合材料的结构、力学性能、耐热性能进行了研究。力学测试结果表明, PBSA/TPS/PLA复合材料配比分别为60/30/10和55/30/15时候,其力学性能改善明显; TG结果显示,PLA添加量大于15%时,复合材料的热分解温度急剧下降,最后确定PBSA/TPS/PLA复合材料基础配方比例为60/30/10。第四,在TE-65型同向平行双螺杆挤出机上增加排气口,重新制定了工艺路线和规定了工艺流程,按实验得到的基础配方比例,进行了批量生产。根据过程熔指数据计算得到的1.48的过程能力指数(CPK),证明设计的工艺路线的科学性和合理性。对量产后的产品的生物降解认证和应用的探讨,证明PBSA/TPS/PLA复合材料的优良生物降解性,实现了建设年产2000吨的生产线的目标。