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摘 要

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是目前为止比较有前景的一种可完全生物降解材料，但是它的成本高，而且生物降解速度慢，所以它的使用收到了极大限制。因此，为了使PBS能够充分发挥其性能，需要对其进行改性。当PBS与天然可降解材料共混后获得的复合材料一般都拥有可降解性，而淀粉、秸秆等天然材料易获取，极大的降低了材料的生产成本。充分发挥出了天然材料的优势，因此被看好。本文研究了淀粉种类对PBS的力学性能和吸水性的影响。

结果发现，当淀粉含量增加时，普通淀粉改性PBS的拉伸强度和断裂伸长率都要比蜡质改性PBS的拉伸强度和断裂伸长率要高。在纯PBS中加入淀粉进行改性会使吸水率增加，淀粉含量越高，吸水率越高，并且蜡质改性PBS的吸水率比普通改性PBS的吸水率要高。

关键词：聚丁二酸丁二醇酯 淀粉 复合材料 力学性能 吸水性能

Effect of starch type on structure and properties of PBS/ starch composites

Abstract

Polybutanediol succinate (PBS) is a promising biodegradable material,but its high cost and slow biodegradation rate limit its use.Therefore,After modification of PBS, it can give full play to its performance.When PBS is mixed with natural degradable materials,the composites obtained generally have the degradability, while starch, straw and other natural materials are easy to obtain,greatly reducing the production cost of the materials.The advantage that natural material shows undoubted,be favored accordingly.The effects of starch types on mechanical properties and water absorption of PBS were studied in this paper.

The results showed that when the content of starch increased, the tensile strength and elongation at break of PBS modified by common starch were higher than that of waxy PBS. Adding starch to PBS for modification will increase the water absorption rate. The higher the content of starch is, the higher the water absorption rate will be. Moreover, the water absorption rate of waxy modified PBS is higher than that of ordinary modified PBS.

Key Words: Polybutanediol succinate; Starch; Composite material; Mechanical properties; Water absorption performance

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 PBS的概述 1

1.2.1 PBS的发展历史 1

1.2.2 PBS的性质 1

1.2.3 PBS的应用 2

1.3 淀粉的概述 2

1.3.1 淀粉的种类 3

1.3.2 淀粉的形成 4

1.4 PBS的改性方法 4

1.4.1 化学改性 4

1.4.2 物理改性 5

1.5 PBS/淀粉复合材料 5

1.5.1 PBS/淀粉复合材料的研究现状 5

1.5.2 PBS/淀粉复合材料存在的问题 6

1.6 研究的内容和方法 7

1.6.1 本课题要研究或解决的问题： 7

1.6.2 拟采用的研究手段： 7

第二章 实验内容 8

2.1 实验所需原料及设备 8

2.2 制备试样 8

2.2.1 PBS/淀粉复合材料的制备 8

2.2.2 制备样片 9

2.3 力学性能测试与表征 9

2.4吸水性能 10

第三章 结果与讨论 11

3.1 力学性能测试 11

3.2吸水性测试 12

第四章 结论与展望 13

4.1 结论 13

4.2 展望 13

参考文献 15

致 谢 17

第一章 绪论

1.1 引言

当前社会，废弃塑料污染十分严重，不仅仅是生活在陆地上的我们居住环境受到影响，海洋中的生物甚至都无法避免。2018年联合国把“塑战速决”称为世界环境日的重点，鼓励大家关注一次性塑料对自然的危害情况。生物可降解塑料区别于其他塑料的地方是，生物降解塑料能够被自然界中的细菌等微生物所分解。到目前为止，塑料中生物降解塑料被认为是可以替代传统塑料的新材料而被人们研究。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)^[1]作为可完全生物降解聚合材料迅速成为了环保材料的研究点。PBS相较于其他塑料的优点是有优异的力学性能、耐热性能和加工性能，并且PBS在一般的存放和使用的过程中性质没有发生改变。PBS虽然能被降解，但是需要很多时间，而且合成PBS的投资较大，所以需要对其进行改性。而淀粉来源广泛，并且可完全生物降解。

1.2 PBS的概述

1.2.1 PBS的发展历史

张敏等^[2-3]在PBS的改性和生物降解等方面展开了讨论，发现有两类高分子化合物在高温下的性能都是很稳的。在高温下经过化学反应生成物质时的环境要求很高，然而结晶速率和Tg会变小，降解速度变快。段荣涛等^[4]经由熔融法得到嵌段共聚酯PBS-聚异山梨醇琥珀酸酯。周晓明^[5]采用了先熔融再溶解的方法来配出聚乙烯的混合物。田勤等^[6]把OMMT放进PBS里，然后放进EAA混合物，让OMMT和PBS运用分子之间的键与键的相互作用力融合，采用混合手段制得了一些PBS等相关制品。实验表示，EAA对PBS和OMMT的共混有作用。

1.2.2 PBS的性质

PBS是白色颗粒，通过琥珀酸和丁二醇进行缩聚反应制备，可以被生物所产生的酶降解，然后生成二氧化碳和水，是不会对环境造成破坏的绿色环保材料。共混效果好、吸收效果好；密度比水大，依照分子量及其分布的范围，结晶度大概是百分之三十到百分之四十五。

因为PBS不会对自然产生危害，所以被称为绿色环保材料。与传统塑料的区别是它的降解能够很快完成。由于PBS是生物降解塑料、有较高的机械性能，因此以后会有很好的发展^[7]。然后，又因为PBS的粘度低，阻燃性差等弊端阻碍了PBS在生活和工业方面的使用，因此，改性PBS势在必行。

1.2.3 PBS的应用

PBS 作为生物可降解高分子优点有很多，比如材料不含有害物质，在自然界中可降解以及共混效果较好等，具有众多的用途^[8]。PBS的应用市场非常好，主要应用在卫生医药、农林渔业、纺织业、日用品、包装材料和餐具等方面。例如医用制品中的人造软骨、支架、体内手术用的缝合线等，PBS 能够被降解，具有生物相容性，可以植入体内而不用再次开刀取出，这样能够降低看病的花销而且减少了人承受的术后反应；农林渔业中可以作为农药与肥料的稀释剂防止植物营养过剩出现烧苗现象，也可用于大棚中的薄膜，培育幼苗用的容器等；纺织业中PBS可以作原料，加入各种助剂合成出不同的纤维材料；PBS在生产加工中易于获得优质制品，并且在常见的塑料加工仪器上可以参与各种成型加工，这使得PBS从众多可生物降解方面能够脱颖而出，并且能够加入很多容易获取的物质进行填充，进而减少产品的生产成本，利用其机械强度和耐用性制成日用品；包装材料上主要有食品袋、垃圾袋、各种瓶子和标签等；PBS 的性能特征非常的完美，与PP和ABS相差无几。在高温条件下，其依旧可以拥有不错的力学性能，制品变形承受的最高温度不超过100℃，由于它耐热性较好，能够被用来制作一次性用品^[9]。

1.3 淀粉的概述

淀粉由碳、氢、氧三种元素组成，是由单元糖组成的多元糖。C₆H₁₂O₆是游离葡萄糖的分子式，当其脱水后分子式则为C₆H₁₀O₅，所以，淀粉分子的化学式可写成(C₆H₁₀O₅)n，n为不定数。聚合度用DP表示，指组成淀粉分子的结构单体的数量。

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