小麥秸稈表面功能化改性對(duì)淀粉塑料性能的影響

【摘要】：近年來,由于石油短缺問題日益嚴(yán)峻以及社會(huì)大眾環(huán)保意識(shí)的不斷提高,生物質(zhì)材料得到了快速有效的發(fā)展。小麥秸稈(WS)是一種重要的農(nóng)作物副產(chǎn)品,具有成本低、密度小、可降解的優(yōu)點(diǎn),每年收割季節(jié)會(huì)大量囤積。淀粉是一種理想的原料具有可降解、低成本、易取得等優(yōu)點(diǎn),可用于制備生物質(zhì)材料。但耐水、耐熱性差、力學(xué)性能不佳限制了淀粉塑料的應(yīng)用。用麥秸作為增強(qiáng)材料,既可以有效改善熱塑性淀粉的性能,同時(shí)又為農(nóng)作物廢棄物的處理提供了一條新的思路。本論文先用未經(jīng)處理的WS通過直接共混法增強(qiáng)熱塑性淀粉,但增強(qiáng)效果不佳,進(jìn)而考慮對(duì)WS表面進(jìn)行預(yù)處理:利用過碘酸鹽對(duì)WS中的纖維素進(jìn)行選擇性氧化,得到氧化麥秸(OWS)纖維,并通過OWS與淀粉分子發(fā)生酯化交聯(lián)反應(yīng),達(dá)到增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料的目的。由于成品仍存在拉伸韌性和抗沖擊性不足的問題,繼而采用了以不同酸酐酯化反應(yīng)制得酯化麥秸纖維,制備熱塑性淀粉復(fù)合材料。具體開展的工作如下:(一)以小麥秸稈為原料,采用物理共混法直接增強(qiáng)的熱塑性淀粉,研究麥秸纖維素的含量對(duì)熱塑性淀粉復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能、流變性能及耐水性能等性能的影響。結(jié)果表明,WS/TPS材料的拉伸強(qiáng)度隨著WS含量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì);當(dāng)WS含量到達(dá)1%時(shí),其拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值6.89MPa。沖擊強(qiáng)度隨WS含量的增加而減小。WS可提高熱塑性淀粉的熱穩(wěn)定性,都能略微提高淀粉的最大分解速率。相對(duì)于TPS,WS/TPS更難于加工,并且隨著WS含量的增加,其在熱剪切作用下流動(dòng)性越來越差。WS的加入提高了熱塑性淀粉耐水性能,隨纖維素含量的增加,吸水率下降。(二)利用高碘酸鈉的強(qiáng)氧化性氧化小麥秸稈纖維素,通過控制氧化劑的濃度制備不同醛基含量的氧化麥秸纖維素,表征麥秸纖維素及氧化麥秸纖維素增強(qiáng)的熱塑性淀粉的力學(xué)性能、熱性能、流變性能及耐水性能等,研究麥秸纖維素的含量、氧化程度對(duì)熱塑性淀粉復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明,OWS提高熱塑性淀粉的熱穩(wěn)定性能力有限,與未改性的WS增強(qiáng)效果類似。高碘酸鈉濃度為0.45mol/L,OWS含量為1%時(shí),OWS/TPS的拉伸強(qiáng)度最高可達(dá)到7.66MPa,但斷裂伸長率僅為19.87%。(三)分別利用馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐對(duì)WS進(jìn)行酯化改性,對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能、流變性能、耐水性能等展開測試,考查酸酐的種類、熱塑性淀粉與酸酐的質(zhì)量配對(duì)共混復(fù)合材料性能的影響。隨酸酐含量的增加,體系的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率先增大后減小,耐水性能提升而加工流動(dòng)性能均下降。(四)分別利用丙酸酐、琥珀酸酐對(duì)WS進(jìn)行酯化改性,對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能、流變性能、耐水性能等展開測試,考查酸酐的種類、熱塑性淀粉與酸酐的質(zhì)量配對(duì)共混復(fù)合材料性能的影響。隨酸酐含量的增加,體系的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率先增大后減小,耐水性能、加工流動(dòng)性能均下降。(五)利用甲基丙烯酸酐對(duì)WS進(jìn)行酯化改性,對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能、流變性能、耐水性能等展開測試,考查熱塑性淀粉與酸酐的質(zhì)量配對(duì)共混復(fù)合材料性能的影響。隨酸酐含量的增加,體系的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率先增大后減小,耐水性能、加工流動(dòng)性能均下降。 【關(guān)鍵詞】：熱塑性淀粉 小麥秸稈 酯化 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ321
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 前言11-17
• 1.1.1 降解塑料11
• 1.1.2 熱塑性淀粉塑料的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.1.3 秸稈種類及主要成分13
• 1.1.4 麥秸復(fù)合材料中的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.1.5 纖維表面的預(yù)處理14-17
• 1.1.5.1 物理法15
• 1.1.5.2 氧化法15-17
• 1.1.5.3 酸酐處理17
• 1.2 研究目的17
• 1.3 研究內(nèi)容17-19
• 第二章 小麥秸稈增強(qiáng)熱塑性淀粉塑料的研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 WS/TPS19-21
• 2.2.1 主要原料與設(shè)備19-20
• 2.2.2 樣品的制備20
• 2.2.3 性能測試20-21
• 2.2.3.1 力學(xué)性能測試20
• 2.2.3.2 掃描電鏡分析20
• 2.2.3.3 熱穩(wěn)定性分析20
• 2.2.3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析20-21
• 2.2.3.5 轉(zhuǎn)矩流變性測試21
• 2.2.3.6 毛細(xì)管流變性測試21
• 2.2.3.7 熔體流動(dòng)速率測試21
• 2.2.3.8 接觸角測試21
• 2.2.3.9 吸水性測試21
• 2.3 結(jié)果與討論21-29
• 2.3.1 WS/TPS塑料的拉伸性能21-22
• 2.3.2 WS/TPS塑料的沖擊性能22-23
• 2.3.3 拉伸斷面的掃描電鏡圖像23
• 2.3.4 熱重分析23-24
• 2.3.5 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析24-25
• 2.3.6 轉(zhuǎn)矩流變儀測試25-26
• 2.3.7 擠出毛細(xì)管流變性能測試26-27
• 2.3.7.1 WS/TPS熔體的黏度特性26-27
• 2.3.7.2 非牛頓指數(shù)27
• 2.3.8 熔體流動(dòng)速率測試27-28
• 2.3.9 接觸角測試28-29
• 2.3.10吸水性測試29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 氧化麥秸增強(qiáng)熱塑性淀粉的研究30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 OWS/TPS30-33
• 3.2.1 主要原料與儀器30-31
• 3.2.2 氧化麥稈纖維的制備31
• 3.2.3 醛基含量的測定31
• 3.2.4 樣條的制備31-32
• 3.2.5 性能測試32-33
• 3.2.5.1 紅外光譜分析32
• 3.2.5.2 力學(xué)性能測試32
• 3.2.5.3 掃描電鏡分析32
• 3.2.5.4 熱穩(wěn)定性分析32
• 3.2.5.5 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析32
• 3.2.5.6 轉(zhuǎn)矩流變性測試32
• 3.2.5.7 接觸角測試32
• 3.2.5.8 吸水性測試32-33
• 3.3 結(jié)果與討論33-39
• 3.3.1 紅外33
• 3.3.2 電鏡33-34
• 3.3.2.1 OWS表面33-34
• 3.3.2.2 OWS/TPS斷面34
• 3.3.3 力學(xué)性能34-36
• 3.3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能36
• 3.3.5 熱穩(wěn)定性分析36-37
• 3.3.6 轉(zhuǎn)矩流變37-38
• 3.3.7 耐水性測試38-39
• 3.3.7.1 接觸角38
• 3.3.7.2 吸水性38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐酯化小麥秸稈增強(qiáng)熱塑性淀粉的研究40-55
• 4.1 引言40
• 4.2 MA-WS&ITA-WS&CTA-WS增強(qiáng)TPS的制備40-44
• 4.2.1 試劑與儀器40-41
• 4.2.2 MA-WS&ITA-WS&CTA-WS的制備41-42
• 4.2.3 MA-WS&ITA-WS&CTA-WS醛基含量的測定42
• 4.2.4 樣條的制備42-43
• 4.2.5 性能測試43-44
• 4.2.5.1 紅外光譜分析43
• 4.2.5.2 力學(xué)性能43
• 4.2.5.3 掃描電鏡分析43
• 4.2.5.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析43
• 4.2.5.5 熱穩(wěn)定性分析43
• 4.2.5.6 轉(zhuǎn)矩流變性能43
• 4.2.5.7 毛細(xì)管流變性能43
• 4.2.5.8 熔體流動(dòng)速率測試43
• 4.2.5.9 接觸角測試43-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-54
• 4.3.1 紅外44-45
• 4.3.2 力學(xué)性能45-46
• 4.3.3 掃描電鏡46-49
• 4.3.4 熱穩(wěn)定性分析49-50
• 4.3.5 動(dòng)態(tài)熱性能分析50-51
• 4.3.6 轉(zhuǎn)矩流變51-52
• 4.3.7 毛細(xì)管流變52-53
• 4.3.8 熔融指數(shù)53-54
• 4.3.9 接觸角54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 丙酸酐、琥珀酸酐改性小麥秸稈增強(qiáng)熱塑性淀粉塑料的研究55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 PA-WS&SA-WS增強(qiáng)TPS的制備55-57
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備55-56
• 5.2.2 樣品的制備56
• 5.2.2.1 預(yù)處理56
• 5.2.2.2 丙酸酐、琥珀酸酐-小麥秸稈/TPS56
• 5.2.3 表征與測試56-57
• 5.2.3.1 紅外光譜分析56
• 5.2.3.2 力學(xué)性能測試56
• 5.2.3.3 熱穩(wěn)定性分析56
• 5.2.3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析56
• 5.2.3.5 轉(zhuǎn)矩流變性測試56-57
• 5.2.3.6 毛細(xì)管流變性測試57
• 5.2.3.7 接觸角測試57
• 5.2.3.8 吸水性測試57
• 5.3 結(jié)果與討論57-62
• 5.3.1 紅外光譜分析57
• 5.3.2 力學(xué)性能57-59
• 5.3.3 熱重分析59
• 5.3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析59-60
• 5.3.5 轉(zhuǎn)矩流變性測試60-61
• 5.3.6 毛細(xì)管流變性測試61-62
• 5.3.7 接觸角62
• 5.3.8 吸水率62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 甲基丙烯酸酐改性小麥秸稈增強(qiáng)熱塑性淀粉塑料的研究63-71
• 6.1 引言63
• 6.2 MAA改性WS/TPS63-65
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備63-64
• 6.2.2 樣品的制備64
• 6.2.2.1 預(yù)處理64
• 6.2.2.2 MAA-WS/TPS64
• 6.2.3 表征與測試64-65
• 6.2.3.1 紅外光譜分析64
• 6.2.3.2 力學(xué)性能測試64
• 6.2.3.3 熱穩(wěn)定性分析64
• 6.2.3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析64
• 6.2.3.5 轉(zhuǎn)矩流變性測試64
• 6.2.3.6 毛細(xì)管流變性測試64-65
• 6.2.3.7 接觸角測試65
• 6.2.3.8 吸水性測試65
• 6.3 結(jié)果與討論65-70
• 6.3.1 紅外光譜分析65
• 6.3.2 力學(xué)性能測試65-67
• 6.3.3 熱重分析67
• 6.3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析67-68
• 6.3.5 轉(zhuǎn)矩流變性測試68
• 6.3.6 毛細(xì)管流變性測試68-69
• 6.3.7 接觸角69-70
• 6.3.8 吸水率70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 第七章 結(jié)論與展望71-73
• 7.1 結(jié)論71
• 7.2 展望71-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78

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淀粉接枝高吸水性樹脂的合成及應(yīng)用研究    胡湘渝

淀粉基接枝共聚物的合成及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究    王百軍

淀粉接枝共聚合成高吸水性樹脂的研究    趙紅偉

高吸水性樹脂的研究與開發(fā)    李瑞

生物降解黃麻/PBS復(fù)合材料的制備與性能研究    曲微微

酶法降解小麥秸稈堿預(yù)處理濃度的選擇及酶解產(chǎn)物的檢測    劉沙沙;李靜梅;吳穎;石波;梁平;OJOKOH Eromosele solomon;

酶水解小麥秸稈纖維素研究    全易,夏天喜,劉紅

超聲波協(xié)同丙酸預(yù)處理小麥秸稈的條件優(yōu)化研究    田龍;馬曉建;

磷酸預(yù)處理對(duì)小麥秸稈酶解糖化的影響    曾青蘭;

用于復(fù)合材料的小麥秸稈纖維性能及制備工藝    潘剛偉;侯秀良;朱澍;王楠;趙展;黃丹;

小麥秸稈增強(qiáng)熱塑性淀粉塑料的力學(xué)性能研究    姜海天;王禮建;郭斌;范磊;李盤欣;張齊生;

小麥秸稈如何變廢為寶    

小麥秸稈糖化工藝的對(duì)比研究    王雪雅;張仲欣;任廣躍;王藍(lán)天;時(shí)秋月;

丙酸預(yù)處理小麥秸稈的纖維素水解動(dòng)力學(xué)    田龍;馬曉建;

纖維素降解真菌Y5的篩選及其對(duì)小麥秸稈降解效果    殷中偉;范丙全;任萍;

做好小麥秸稈綜合利用工作 服務(wù)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)    史衍法;卜召成;

小麥秸稈自然高效還田利用技術(shù)研究    顧志權(quán);

小麥秸稈禁燒存在的問題與綜合利用對(duì)策淺析    劉長銀;

國外玉米和小麥秸稈收集裝備發(fā)展及啟示    王俊友;呂黃珍;燕曉輝;汪雄偉;陳月鋒;

小麥秸稈浸提液和腐解液對(duì)水稻的化感效應(yīng)    于建光;顧元;常志州;

離子液體作用下生物質(zhì)在亞臨界水中的液化行為    王寶鳳;韓少華;張進(jìn)軍;

發(fā)展秸稈經(jīng)濟(jì) 促進(jìn)農(nóng)民增收——對(duì)鄒城市利用小麥秸稈種養(yǎng)食用菌的調(diào)查    孟憲平;尹貽龍;

河南新蔡縣小麥秸稈實(shí)現(xiàn)有效處理    石順民

任縣小麥秸稈搶手    記者 胡惠玲 通訊員 李國強(qiáng) 王峰

武邑30萬畝小麥秸稈變鈔票    通訊員 岳海通石華康 記者 劉興華

武邑小麥秸稈成了“寶貝”    岳海通 石華康

沾化：委員提案讓小麥秸稈變成“香餑餑”    張建華

我市多措并舉推進(jìn)小麥秸稈綜合利用    記者 馬珉璐

小麥秸稈巧利用    高科

清苑縣小麥秸稈成了搶手貨    任浩君

兩地合作凈環(huán)境促增收    通訊員 岳海通石楠 記者 劉興華

小麥秸稈走俏晉州    趙石星王超 姬中志

幾種農(nóng)業(yè)廢棄物堆腐基質(zhì)理化特性及在園林覆蓋和栽培上的應(yīng)用    時(shí)連輝

小麥秸稈表面功能化改性對(duì)淀粉塑料性能的影響    姜海天

小麥秸稈纖維及其復(fù)合材料的制備與性能研究    潘剛偉

小麥秸稈降解發(fā)酵工藝的研究    王雪雅

小麥秸稈往復(fù)式切割試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)    蔣韜

鏈霉菌接種對(duì)小麥秸稈腐解過程影響的研究    吳艷萍

施用腐熟小麥秸稈對(duì)烤煙根土系統(tǒng)及煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的影響    曾宇

麥稈堆腐基質(zhì)理化特性、酶活性變化及穴盤育苗的應(yīng)用    劉濤

炭化小麥秸稈對(duì)水中離子銨的吸附性能研究    韓雪

小麥秸稈高效降解菌的篩選及應(yīng)用效果研究    劉海靜

小麥秸稈中木質(zhì)素的提取及其降解研究    賈會(huì)珍