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摘 要

淀粉经过塑化剂塑化后制成的生物可降解塑料，是目前世界上潜力较大的生物降解材料之一，但因较差的力学性能影响到了热塑性淀粉复合材料在各领域的广泛应用。

本文以淀粉为原料，丙三醇（甘油）为塑化剂，制备热塑性淀粉(TPS)后，再加入相关助剂制成基体。将剪切好的短纤维和热塑性淀粉进行均匀混合，通过对剑麻纤维进行表面处理后加入基体中来增强复合材料的力学性能。通过调整热塑性淀粉中剑麻纤维含量，甘油含量，探究剑麻纤维含量和甘油含量对热塑性淀粉复合材料体系的影响。通过红外光谱、拉伸测试、热重分析、甘油析出测试等测试方法，研究甘油含量、纤维含量和纤维表面处理方式等对热塑性淀粉复合材料力学性能的影响。

关键词： TPS 复合材料 力学性能 剑麻纤维 甘油

Abstract

Biodegradable plastics made from plasticized plasticizers are one of the most biodegradable materials in the world. However, due to poor mechanical properties, thermoplastic starch composites are widely used in various fields.

In this paper, starch is used as raw material, glycerin (glycerin) is used as plasticizer, thermoplastic starch (TPS) is prepared, and then related additives are added to make matrix. The sheared short fibers and the thermoplastic starch are uniformly mixed, and the mechanical properties of the composite are enhanced by surface-treating the sisal fibers and adding them to the matrix. By adjusting the content of sisal fiber and glycerin content in thermoplastic starch, the effects of sisal fiber content and glycerin content on the thermoplastic starch composite system were investigated. The effects of glycerin content, fiber content and fiber surface treatment on the mechanical properties of thermoplastic starch composites were investigated by infrared spectroscopy, tensile testing, Thermogravimetric analysis, and glycerol precipitation test.

Key words: TPS; Composite material； Mechanical properties；Sisal fiber；glycerin

目录

摘 要 2

Abstract 3

第一章 前言 6

1.1前言 6

1.2热塑性淀粉 6

1.3 剑麻纤维 6

1.4本文的研究意义 7

第二章 实验方法 8

2.1实验试剂和设备 8

2.1.1实验试剂 8

2.1.2实验设备 8

2.2实验样品制备 8

2.2.1纤维的改性处理 8

2.2.2热塑性淀粉制备 9

2.2.3热塑性淀粉复合材料制备 9

2.2.4挤出后制片 9

2.2.5样品配方 10

2.3试样表征与测试 11

2.3.1红外光谱 11

2.3.2纤维拉伸强度测试 11

2.3.3试样力学性能测试 11

2.3.4热重分析 11

2.3.5甘油析出测试 12

第三章 实验数据及分析 13

3.1红外结果分析 13

3.2力学性能测试结果分析 14

3.2.1 乙醇、碱处理对剑麻纤维拉伸强度的影响 14

3.2.2甘油含量对复合材料拉伸强度的影响 15

3.2.3改性纤维及纤维含量对复合材料拉伸强度的影响 16

3.2.4剑麻改性及剑麻含量对复合材料断裂伸长率的影响 17

3.3热重分析结果分析 18

3.4甘油析出测试结果分析 19

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 23

参考文献 24

致谢 25

第一章 前言

1.1前言

塑料因其优越的耐用性及便利性，被广泛应用于各大领域，已成为世界第一大材料。进入21世纪以来，被大量使用的传统塑料正面临着石油原料逐渐枯竭的资源问题以及其极难降解所造成的“白色污染”问题。^【1】因此使用其他材料代替传统塑料已成为目前复合材料的主要研究方向之一。自然界中存在着数量巨大的天然大分子材料，这种材料可再生，获取范围广泛且再生周期较短，相较于传统塑料，使用天然大分子材料如淀粉等制备成的塑料在降解速率上大大提升，有效降低了塑料对环境的污染问题。据不完全统计，每年地球上产生的生物质大约有1950亿吨，储存的能量约为305亿千瓦，相当于全世界每年能源消耗量的23倍左右。在一些特定的剪切，时间和温度条件下加工后，在存在增塑剂的条件下转化为热塑性淀粉（TPS）。然而，与目前的合成聚合物相比，TPS也拥有着众多缺点，如强度低、高吸水性等。目前，各国科学家主要通过改性等手段增强这类材料的力学性能，使其可以应用于更多的领域，尽可能多的替代传统塑料，更好的恢复地球的生态平衡。

1.2热塑性淀粉

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