改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.001

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (6): 1-6.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.001

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改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响

蒋果(), 卢婉霞, 张水洞

华南理工大学机械与汽车工程学院，聚合物成型加工工程教育部重点实验室，高分子先进制造技术及装备重点实验室，广州 510640

收稿日期:2021-01-18 出版日期:2021-06-26 发布日期:2021-06-23
基金资助:
广东省自然科学基金(2021A1515012608);广州市科技项目(201904010365)

Effect of Modified Thermoplastic Starch （TPS） on Rheology， Morphology and Mechanical Properties of PPC/TPS Composites

JIANG Guo(), LU Wanxia, ZHANG Shuidong

Key Laboratory of Polymer Processing Engineering Ministry of Education，Key Laboratory of Technique and Equipment for Macromolecular Advanced Manufacturing，School of Mechanical & Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China

Received:2021-01-18 Online:2021-06-26 Published:2021-06-23
Contact: JIANG Guo E-mail:jiangguo@scut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

分别以无水醋酸锌（ZA）和酒石酸（TA）作为热塑性淀粉（TPS）的改性剂，通过熔融共混法制备了改性TPS及聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）/改性TPS复合材料，并采用旋转流变仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪等分析表征了改性TPS对复合材料流变行为、微观形貌和力学性能的影响。结果表明，与ZA相比，TA更能促进TPS在PPC基体相中分散，较低含量TA改性TPS（TPS-TA）的加入使复合材料的力学性能提高；添加10 %（质量分数，下同）TPS-TA的复合材料综合性能最佳，其拉伸强度比纯PPC提高了2.41 MPa、5 %质量损失温度（T_{5 %}）提高了31.7 ℃ 。

关键词: 聚甲基乙撑碳酸酯, 改性淀粉, 复合材料, 力学性能, 流变性能, 微观形貌

Abstract:

Anhydrous zinc acetate （ZA）-modified thermoplastic starch （TPS） and tartaric acid （TA）-modified TPS were prepared through a twin?screw extruder and then designated as TPS?ZA and TPS?TA， respectively. The rheological behavior， morphology and mechanical properties of poly（propylene carbonate）（PPC）/TPS composites were investigated. The results indicated that compared to ZA， TA could help to improve the dispersibility of TPS in the PPC matrix. The mechanical properties of the composites were increased with the addition of TPS-TA at low contents. The PPC/TPS composites achieved optimal performance at a TPS-TA dosage of 10 wt%. The tensile strength of the composites increased up to 8.11 MPa from 5.70 MPa of pure PPC， and their characteristic temperature at 5 % weight loss also increased 31.7 ℃.

Key words: poly（propylene carbonate）, modified starch, composite, mechanical property, rheological behavior, morphology

中图分类号:

TQ323.4

蒋果, 卢婉霞, 张水洞. 改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 1-6.

JIANG Guo, LU Wanxia, ZHANG Shuidong. Effect of Modified Thermoplastic Starch （TPS） on Rheology， Morphology and Mechanical Properties of PPC/TPS Composites[J]. China Plastics, 2021, 35(6): 1-6.

图/表 9

样品名称	PPC	TPS	TPS?TT_0.5	TPS?ZA₃	TPS?ZA₅
PPC/TPS10 %	90	10	0	0	0
PPC/TPS20 %	80	20	0	0	0
PPC/TPS?TA_0.55 %	95	0	5	0	0
PPC/TPS?TA_0.510 %	90	0	10	0	0
PPC/TPS?TA_0.520 %	80	0	20	0	0
PPC/TPS?ZA₃10 %	90	0	0	10	0
PPC/TPS?ZA₃20 %	80	0	0	20	0
PPC/TPS?ZA₅10 %	90	0	0	0	10
PPC/TPS?ZA₅20 %	80	0	0	0	20

表1 实验配方表 (%)

Tab.1 Experimental formula

图1 PPC及PPC/改性TPS复合材料的FTIR谱图

Fig.1 FTIR of PPC and PPC/modified TPS composites

图2 PPC/改性TPS复合材料的TG和DTG曲线

Fig.2 TG and DTG curves of PPC/modified TPS composites

样品	T_{5 %}/℃	T_{10 %}/℃	T_{50 %}/℃	T_max/℃
PPC/TPS10 %	188.4	249.1	295.8	301.2
PPC/TPS?TA_0.510 %	220.1	260.4	301.4	305.9
PPC/TPS?ZA₅10 %	229.9	256.3	293.4	289.4

表2 PPC/改性TPS复合材料的TG数据

Tab.2 TGA data of PPC/modified TPS composites

图3 PPC/改性TPS复合材料的DSC曲线

Fig.3 DSC curves of PPC/modified TPS composites

样品	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%
PPC	5.70±0.12	1 267±39
PPC/TPS10 %	7.36±0.08	1 348±28
PPC/TPS20 %	6.77±0.08	1 173±102
PPC/TPS?TA_0.55 %	6.81±0.07	1 408±47
PPC/TPS?TA_0.510 %	8.11±0.30	1 411±89
PPC/TPS?TA_0.520 %	6.93±0.19	1 200±112
PPC/TPS?ZA₃10 %	7.07±0.17	1 343±51
PPC/TPS?ZA₃20 %	5.80±0.35	1 185±35
PPC/TPS?ZA₅10 %	7.31±0.14	1 316±64
PPC/TPS?ZA₅20 %	5.08±0.03	1 251±6

表3 PPC/改性TPS复合材料的力学性能

Tab.3 Mechanical properties of PPC/modified TPS composites

图4 PPC/改性TPS复合材料的SEM照片

Fig.4 SEM of PPC/modified TPS composites

图5 PPC及PPC/改性TPS复合材料的流变性能

Fig.5 Rheological behavior of PPC and PPC/modified TPS composites

图6 不同TPS?TA0.5含量的PPC/改性TPS复合材料的流变性能

Fig.6 Rheological behavior of PPC/modified TPS composites with different content of TPS?TA0.5

参考文献 12

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改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响

Effect of Modified Thermoplastic Starch （TPS） on Rheology， Morphology and Mechanical Properties of PPC/TPS Composites

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