改性硫酸钙晶须对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混型全生物降解材料的影响研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着经济和社会的快速发展,环境和资源问题越来越受到人们的重视,成为全球性问题。由于高分子材料大多来源于石油资源,由石油短缺造成的能源危机使得高分子材料迫切需要新的来源。大多数高分子材料废弃后难易降解而导致的“白色污染”,许多高分子材料采取焚烧处理的方法会产生许多有毒气体,严重污染了大气,也影响到人的身体健康,这些都使得环境问题愈发严重。所以对可降解高分子材料的研究越来越受到人们重视,环保也成为材料行业未来发展的趋势。目前,在可生物降解高分子材料中,聚乳酸(pla)是研究最多、产量最大且商业化最好的可生物降解材料之一。

聚乳酸(pla)是由可再生农业资源制成的热塑性聚合物。从玉米,马铃薯等中提取的多糖发酵产生乳酸(la),通过乳酸直接缩聚或丙交酯(乳酸的环状二聚体)的开环聚合(rop)获得可生物降解聚乳酸。聚乳酸具有的原料可再生性和可完全生物降解的特性,决定了其在日常生活和工业领域有巨大的应用潜力。聚乳酸具有良好的生物相容性,优异的透明度,良好的机械性能,特别是高拉伸强度和杨氏模量以及良好的弯曲强度,这些使其适用于各种领域,如包装,汽车工业和医疗应用。但遗憾的是,聚乳酸在性能上还存在许多缺陷,例如pla非常脆,断裂伸长率小于10%,韧性差,缺乏柔性及弹性,加工稳定性差等,这些限制了它在高应力下需要塑性变形的应用中的使用。大多数研究是通过引入增塑剂或热塑性弹性体来提高聚乳酸的韧性,但这些方法都是会降低材料的强度和刚度。

聚丁二酸丁二醇酯(pbs)也是可完全生物降解塑料,主链中大量的甲基结构又使其具有与通用聚乙烯相近的力学性能,是目前降解塑料中加工性能较好的材料。pbs具有较好的耐热性,良好的韧性和加工性能,高冲击强度及断裂伸长率,可作为增韧剂对聚乳酸材料进行改性,二者性能互补性较强,在pla中加入适量pbs,可以有效提高pla的韧性。pla/pbs共混体系在一定比例下兼顾了高强度,高断裂伸长率,高韧性的特点,且复合材料仍然可完全降解。但是两者的相容性有所欠缺。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:在500℃下干燥硫酸钙得到β-硬石膏aii,并用硬脂酸对其进行混合改性。将聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸分别干燥,保证含水率低于0.01%,避免在高剪切应力下导致试样降解。然按照不同比例制备pla/pbs共混物,按比例添加改性硫酸钙晶须,并确定最佳比例,以获得具有高强度,高断裂伸长率,高韧性以及良好相容性的pla/pbs共混物。

材料表征:采用扫描电子显微镜(sem)观察共混物的断面形貌、用万能力学试验机和冲击试验机测试共混物的力学性能、用热重分析仪(tg)测试共混物的热稳定性。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:根据制定的设计方案,制备pla/pbs共混物。

第9-14周:采用sem、tg、力学测试等测试手段对pla/pbs共混物的形貌、结构和性能进行表征。并总结实验数据,完成并修改毕业论文。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]murariu m,dubois p.pla composites:from production to properties[j].

advanced drug delivery reviews,2016,107:17-46.

[2]mazidi m, edalat a, berahman r, hosseini f. highly-toughened polylactide- (pla-) based ternary blends with significantly enhanced glass transition and melt strength:tailoring the interfacial interactions,phase morphology,and performance[j]. macromolecules,2018,51:4298-4314.

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