竹笋壳/PLA可降解复合材料制备及性能研究开题报告

 2021-08-08 21:07:33

1. 研究目的与意义

随着对环境问题的日益关注及重视,以及石油资源储量的下降,以聚乳酸为代表的生物可降解塑料受到越来越多的关注,其中PLA的生物可降解性、良好的热稳定性和加工性能等诸多优点使其具有极好的应用前景,但其质脆、亲水性差、成本高昂等缺点也使其应用受到一定的限制,因此,将产量丰富、价格低廉、可再生、可降解和比强度大的植物纤维与PLA制备生物可降解复合材料是近年的研究热点,同时此类材料的研究对于解决石油危机和生态环境问题具有重要意义。

本课题主要原料为竹笋壳,研究将竹笋壳与PLA复合的的方法,以减少竹笋壳废弃造成资源浪费、环境污染的问题,同时希望研发出新资源以解决不可再生资源的日渐衰竭。

2. 国内外研究现状分析

1.竹笋壳的研究现状

竹笋壳(bamboo shoot shell),是竹笋生长过程中自然脱落或竹笋加工过程中的副产品,全国每年大约可收竹笋壳1764~2205万吨,是非常巨大的可再生生物质资源。但是这一生物质资源大部分被直接抛弃,并没有得到很好的利用,不仅影响生态环境,而且会威胁到周围的水源和空气,因此,竹笋壳的回收利用是一个迫切需要解决的问题。

竹笋壳的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素,并且含有少量的果胶和脂腊质等,周晓洁等按照gb/t 5889-86《苎麻化学成分定量分析方法》,测出了竹笋壳的纤维素含量为41.66%,半纤维素含量为28.12%,木质素含量为20.34%,果胶含量为0.82%,脂腊质含量为1.33%,其中纤维素含量低于苎麻、亚麻和竹原纤维的纤维素含量,同时竹笋壳纤维中富含抗氧化、抗衰老等功能的黄酮类化合物。倪海燕等研究了竹笋壳纤维的微观结构和热性能,发现竹笋壳纤维属于高强纤维,有良好的吸湿性能。wang等利用竹笋壳纤维是维管束纤维,具有良好的力学强度的特点,将竹笋壳纤维与hdpe熔融共混,制备了bbs/hdpe复合材料并测定了其热性能。虽然将植物纤维加工成生物可降解复合材料作为农业废弃物的利用途径之一,已开展了大量的研究,但是以竹笋壳纤维为增强相的生物可降解复合材料的降解性能研究则鲜有报道。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

(1)竹笋壳/淀粉/pla生物可降解复合材料的热压工艺优化

用马来酸酐和甘油对淀粉进行酯化改性和塑化改性,然后和pla、竹笋壳纤维按照一定的配比在开放式混炼机间中混炼均匀,将得到的共混物热压制得竹笋壳/淀粉/pla生物可降解复合材料,采用正交试验设计分析热压压力、热压温度和热压时间三种模压工艺参数对复合材料拉伸性能和冲击性能影响,通过对拉伸性能和冲击性能进行方差分析得出复合材料的最佳热压工艺参数。

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4. 研究创新点

本课题用资源丰富且价格低廉的可降解木质纤维竹笋壳与可降解材料PLA复合,得到可降解生物质材料,得到环保的新型材料,致力于解决不可再生能源衰竭的问题。

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