竹粉淀粉复合发泡材料的制备及其性能研究

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1、分类号密级竹粉/淀粉复合发泡材料的制备及其性能研究研究生姓名：陈三梅指导教师姓名、职称：曾广胜副教授学科专业：材料加工工程研究方向：高分子材料成型加工与改性湖南工业大学二〇一四年五月二十八日I万方数据分类号密级竹粉/淀粉复合发泡材料的制备及其性能研究InvestigationinPreparationandPropertiesofBambooPowder/StarchFoamComposites研究生姓名：陈三梅指导教师姓名、职称：曾广胜副教授学科专业：材料加工工程研究方向：高分子材料成型加工与改性论文答辩日期答辩委员会主席湖南工业大学二〇一四年五月二十八日万方数据湖南工业大学学位论文原创性声

2、明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日III万方

3、数据摘要淀粉类发泡复合材料以淀粉为基体，辅以塑化剂、相容剂、粘结剂、发泡剂等助剂，利用挤出、注塑、模压等发泡方法制取的一种可降解发泡复合材料，此类发泡制品具有良好的降解性能，可以部分替代不可降解的泡沫塑料（特别是EPS），有利于缓解“白色污染”及“石油匮乏”等问题，并且其推广利用有利于提升淀粉的附加值，提高农业经济效益。但是，目前大部分的淀粉类发泡复合材料普遍存在一些问题：如相容性及耐水性较差、泡孔分布不均匀、膨胀率及回弹率低等。因此，淀粉类发泡复合材料实际性能尚不如发泡聚苯乙烯（EPS），限制了其在市场上的推广应用。如果能在上述几个方面得到突破，将为淀粉类发泡复合材料在市场的应用带来可观的前

4、景。。本课题以淀粉为基体，竹粉为增强体，再辅以相容剂、塑化剂、发泡剂等加工助剂，利用注塑发泡法制备了竹粉/淀粉发泡复合材料。首先，探究甘油/邻苯二甲酸二辛酯（DOP）对淀粉的塑化机理、竹纤维的增强机理以及聚乙烯醇对复合材料的界面作用机理，在此基础上进一步研究上述组分及加工温度对熔体流变性能的影响；其次，讨论甘油/邻苯二甲酸二辛酯、竹纤维、发泡剂及挤出工艺参数（挤出温度、挤出压力、挤出速率）对发泡复合材料的发泡效果（表观密度、发泡倍率、回弹性、泡孔形态）的影响。结果表明：（1）当甘油与DOP的质量比为10:1，且两者总质量为淀粉含量的30%时，热塑性淀粉（TPS）塑化效果最佳，且拉伸强度增加了1

5、.5倍；当PVA含量为总量的12%时，可以很好的改善各组分间的界面相容性，且拉伸强度达到最大值15.4MPa.（2）熔体剪切粘度随着剪切速率的增加而降低，表现为剪切变稀行为；同一剪切速率，随着甘油/DOP含量、发泡剂含量的增加，剪切粘度均降低；随着竹粉含量的增加，剪切粘度均升高；随着温度的升高，剪切粘度先降低后增加；随着PVA含量的增加，剪切粘度先增加后降低；（3）回弹率随着甘油/DOP含量、植物纤维含量、发泡剂含量的增加，先上升后降低；而表观密度随上述各组分含量以及挤出工艺参数(挤出温度、挤出压力、挤出速率)的增加，先降低后升高，而膨胀率先增加后降低；（4）发泡材料的失重率随着时间的推移逐渐

6、增加，甘油/DOP含量为淀粉质量的30%，竹粉含量20%，材料的降解速率最合I万方数据适；（5）随着发泡剂含量的增加，材料的吸水率先增加后减少，AC/ZnO发泡剂含量为3%时材料的吸水率达到最大值，分别为71.8%；（6）当甘油/DOP含量为淀粉质量的30%，植物纤维含量20%，发泡剂含量为3%，挤出温度为140℃，挤出压力为70MPa，注塑速率为11g.s-1时，制品泡孔大小适中，数量较多，且分布均匀。关键词：淀粉，竹粉，发泡，回弹率，泡孔形态II万方数据ABSTRACTStarch-basedfoamcompositeisdegradablebybeingpreparedwithstarc

7、hasmatrix,modifiedwithadditivesasplasticizer,compatilizer,foamerandprocessedbyextrusion,injectionorbakingfoaming.Ontheonehand,thestarch-basedfoamcompositehasgoodbiodegradationtoreplacenon-biodegradabl