论文部分内容阅读
随着高分子工业的迅速发展，人类已经面临了两个难以解决的难题：环境污染和资源短缺。目前，世界合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨，废弃塑料大约4000万吨，且每年正以惊人的速度增加。对废旧塑料的处理办法主要是土埋、焚烧和回收。土埋浪费了大量的土地；焚烧则会产生大量的二氧化碳及其它有害气体，助长了温室效应及酸雨的形成。因此，研究开发可生物降解的新材料势在必行。
淀粉基塑料作为生物降解材料大家庭的成员之一，凭借其广泛的原料来源、低廉的价格以及优异的降解性能等得天独厚的优势，已经被业界公认为极具发展潜力的新型生物降解材料的代表。不过由于淀粉属于含多羟基的刚性天然高分子材料，吸湿性以及脆性等缺陷一直阻碍着此类材料的大量应用，改善淀粉塑料的耐吸湿性，提高材料的韧性以及热稳定性，是淀粉塑料的发展方向。
蒙脱土作为一种具有纳米级片层结构的硅酸盐矿物，如果能够以单个片层的形式无序的分散到淀粉塑料中，形成剥离型的复合结构，将能够有效改善淀粉塑料的耐吸湿性，同时对于提高材料的热稳定性也是有所帮助的。
正是基于这种背景，本论文以国内外相关文献理论方法为基础，采用溶液和熔融插层相结合的半干法，通过在淀粉基体中引进蒙脱土片层纳米结构，制备了一种新型的淀粉基纳米复合材料。并对该纳米复合材料体系进行了系统地探讨研究。
本论文采用阳离子交换容量为111.5mmol/100g蒙脱土做插层反应的原料。采用聚乙烯醇作为插层剂。
用溶液插层法制备了含无机蒙脱土量分别为1％、2％、3％、5％和7％的聚乙烯醇/蒙脱土复合材料。然后将聚乙烯醇/蒙脱土复合材料与添加塑化剂的玉米淀粉混合均匀，经双螺杆挤出机塑化挤出，制得热塑性淀粉/聚乙烯醇/蒙脱土三元纳米复合材料。对蒙脱土硅酸盐片层在复合材料中的分散状态及力学性能进行了研究。XRD表明：当无机蒙脱土的含量小于和等于3％时，无机蒙脱土与热塑性淀粉/聚乙烯醇基体的相容性较好，能形成插层型的复合材料。力学分析的结果表明：当无机蒙脱土的含量为3％、聚乙烯醇的含量为25％时复合材料的力学性能是最好的。这与XRD的检测结果是相吻合的。DSC的分析结果表明：添加了蒙脱土的热塑性淀粉/聚乙烯醇复合材料的DSC曲线较为规则，说明体系的均匀度较高。添加了无机蒙脱土的热塑性淀粉/聚乙烯醇复合材料的熔融温度为275℃；添加了有机蒙脱土的热塑性淀粉/聚乙烯醇复合材料的熔融温度为260℃。