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耐水性淀粉基/PVA生物降解塑料薄膜研究

作　者: 张振宇
导　师: 苑会林
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 聚乙烯醇薄膜耐水性交联共混
分类号: TQ320.721
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子,作为包装材料在透明度、抗静电性、耐油耐有机溶剂性、印刷性等方面都好于聚烯烃薄膜,且具有生物降解性,对环境友好,被广泛地用作食品包装、建材、医药、化妆品等行业,当前聚乙烯醇是一个热门的研究领域。近年来由于可生物降解塑料对于耐水性的特殊要求,使得PVA薄膜的发展有了新的方向。聚乙烯醇是一种含有大量羟基的聚合物,分子内存在很强的氢键,结晶度高,使其熔融温度高于分解温度,难以热塑成型；同时由于羟基的存在使得聚乙烯醇有很高的吸水性,因此PVA的应用受到限制,而改善其耐水性成为急待解决的问题。本实验通过对聚乙烯醇的改性来将改善目前PVA薄膜加工性差和亲水性强的缺点,研究了甘油、PLA等助剂对聚乙烯醇薄膜性能的影响。当前对PVA吹塑薄膜的研究主要集中在加入增塑剂后的挤出加工,考察增塑剂对PVA吹塑薄膜性能的影响。本实验在保证PVA薄膜具有一定的力学性能的前提下,加入不同比例的淀粉、甘油、PLA、TDI等对PVA薄膜进行研究,如TDI和PLA含量对不同体系中PVA吹塑薄膜力学性能的影响,同时还研究了不同加工工艺对PVA薄膜性能的影响实验结果分析表明：在体系中其他组分用量不变时,随着甘油用量的增加,PVA吹塑薄膜的拉伸强度和直角撕裂强度逐渐减小,断裂伸长率逐渐增大；PLA与PVA有较好的相容性,单独加入PLA时薄膜的力学性能随着PLA用量的增加而降低,耐水性有所提高。伴随TDI的加入薄膜的力学性能增加不明显,但薄膜的耐水性有明显的改善。综合考虑：PVA100份,甘油40份、PLA20份、TDI1份时薄膜的综合性能较好,其拉伸强度为25.6 MPa,撕裂强度为64.2 MPa,薄膜的湿强度也在20 MPa左右。增塑PVA中加入适量的PLA与TDI能有效的提升薄膜的耐水性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章文献综述  15-37
  1.1 课题介绍  15
  1.2 塑料包装的发展概况  15-21
    1.2.1 塑料包装薄膜的种类  16-21
      1.2.1.1 双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜  17
      1.2.1.2 双向拉伸聚醋(BOPET)薄膜  17-18
      1.2.1.3 双向拉伸尼龙(BOPA)薄膜  18
      1.2.1.4 流延聚丙烯(CPP)薄膜  18-19
      1.2.1.5 共挤出复合膜  19-20
      1.2.1.6 功能性复合膜  20-21
  1.3 聚乙烯醇薄膜概述  21-28
    1.3.1 聚乙烯醇薄膜的性能  22
      1.3.1.1 聚乙烯醇薄膜的优点  22
      1.3.1.2 聚乙烯醇薄膜的缺点  22
    1.3.2 聚乙烯醇薄膜的分类  22-24
      1.3.2.1 水溶性PVA薄膜  23
      1.3.2.2 难溶性PVA薄膜  23
      1.3.2.3 双向拉伸PVA薄膜  23-24
      1.3.2.4 PVA复合膜  24
    1.3.3 聚乙烯醇薄膜的制备方法  24-28
  1.4 聚乙烯醇薄膜研究情况  28-33
    1.4.1 聚乙烯醇薄膜挤出吹塑相关研究  28-30
    1.4.2 聚乙烯醇耐水性研究  30-33
    1.4.3 力学性能及耐老化相关研究  33
  1.5 聚乙烯醇膜开发前景展望  33-34
  1.6 本课题的创新之处  34-35
  1.7 本课题的主要研究内容  35-37
第二章实验部分  37-43
  2.1 实验设备  37
  2.2 实验原料  37-38
  2.3 实验设备图  38-41
  2.4 测试仪器  41
  2.5 性能测试  41-43
第三章结果与讨论  43-71
  3.1 溶液流延法生产PVA薄膜  43-51
    3.1.1 实验设备示意图  44
    3.1.2 溶液流延法实验工艺  44-45
    3.1.3 甘油的含量对流延薄膜力学性能的影响  45-47
    3.1.4 淀粉的含量对流延力学性能的影响  47-48
    3.1.5 流延法PVA薄膜产品图片  48-50
    3.1.6 本节小结  50-51
  3.2 熔融吹塑法生产PVA薄膜  51-59
    3.2.1 聚乙烯醇挤出吹膜设备简介  51-52
    3.2.2 聚乙烯醇薄膜吹塑方法介绍  52-53
    3.2.3 挤出加工温度  53-54
    3.2.4 挤出加工混料工艺  54
    3.2.5 挤出加工工艺路线  54-55
    3.2.6 增塑剂的选择  55
    3.2.7 增塑剂的用量对PVA加工温度以及熔融指数的影响  55-56
    3.2.8 淀粉的含量对吹塑薄膜力学性能的影响  56-58
    3.2.9 挤出吹塑PVA薄膜产品图片  58
    3.2.10 本节小结  58-59
  3.3 聚乙烯醇薄膜耐水性的研究  59-71
    3.3.1 耐水性的表征方法  59-60
    3.3.2 提高耐水性的方法  60
    3.3.3 耐水性助剂的选择  60-63
      3.3.3.1 聚酯  61
      3.3.3.2 TPU  61-62
      3.3.3.3 PLA系列  62
      3.3.3.4 其他  62-63
    3.3.4 PLA的加入量对PVA薄膜的影响  63-65
    3.3.5 TDI的用量对薄膜力学性能的影响  65-69
      3.3.5.1 实验配方  65-66
      3.3.5.2 PLA的用量对薄膜力学性能的影响  66-67
      3.3.5.3 红外吸收光谱  67-68
      3.3.5.4 接触角  68-69
    3.3.6 挤出吹塑PVA薄膜图片  69-70
    3.3.7 小结  70-71
第四章结论  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-79
研究成果及发表的学术论文  79-80
作者和导师简介  80-82
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  82-83

耐水性淀粉基/PVA生物降解塑料薄膜研究

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