Page 71 - 《橡塑技术与装备》2019年8期（4月下半月塑料）

材料与应用 马调调·纳米二氧化硅 / 淀粉 / 聚乳酸三元复合材料力学性能研究

1.5 样条的力学性能测试 l-l 0
ε 断 = ×100% （2）
使用 CMT-4104 型微机控制电子万能（拉力 ) 试 l 0
式中 ： ε 断 为断裂伸长率，% ； l 为试样断裂时标线
验机进行拉伸性能测试。拉伸速度为 5 mm/min 或 20
之间的距离，mm ； l 0 为试样标线间的原始距离，mm。
mm/min（根据国标 0.5~5 min 内拉断 )，测量试样由
开始拉伸直到断裂过程中所承受的负荷及其伸长量，
2 实验结果与讨论
并通过计算得到试样的拉伸强度和断裂伸长率。
2.1 淀粉力学性能测试
（1）拉伸强度 ：试样的拉伸强度可用拉伸实验中
甘油质量与木薯淀粉的质量比 , 不同的七组实验
试样所承受的最大拉伸应力进行计算，计算方法见公
中，甘油质量与木薯淀粉的质量比为 15 : 100、20 : 100
式（1）。
和 25 : 100 这三组由于甘油含量过少，淀粉塑化不好
σ 断 =F÷(a×b) （1）
而难以加工，没有制得样条。甘油质量与木薯淀粉的
式中 ： σ 断 为拉伸强度，MPa ； F 为试样断裂时承
质量比为 30 : 100、35 : 100、40 : 100 和 45 : 100 制备
受 的 最 大 张 力，N ； a 为 试 验 前 的 试 样 宽 度，mm ； b
了样条。制备的样条做拉伸实验后得到拉伸强度与断
为试验前的试样厚度，mm。
裂伸长率如表 12，拉伸强度、断裂伸长率与甘油含量
（2）断裂伸长率 ：试样断裂时的相对伸长率，用
曲线如图 4 所示 ：
无量纲的比值或百分数表示，计算方法见公式（2）。
表 12 以不同甘油与木薯淀粉的质量比制备的样条的拉伸强度与断裂伸长率
30 : 100（甘油与木薯淀粉质量比） 35 : 100 40 : 100 45 : 100
拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /%
第一根 14.83 0 20.49 0 6.88 42.08 16.74 0.84
第二根 15.1 2.28 21.55 0.01 6.61 75.67 16.96 1.35
第三根 18.91 0.47 18.79 1.73 7.36 41.61 18.32 0.05
第四根 19 0 18.71 2.65 7.1 78.96 16.27 0.51
平均值 16.96 0.69 19.89 1.1 6.99 59.58 17.07 0.69

消弱了淀粉分子间的氢键，使淀粉的拉伸强度下降 [11] 。
2.2 聚乳酸力学性能测试
将聚乳酸作为一组空白组其主要目的是为后续做
的淀粉 / 聚乳酸挤出和注塑实验做一个参考，用双螺
杆挤出机挤出聚乳酸造粒并用注塑机注塑成样条，再
通过微机控制电子万能试验机测试出拉伸强度，聚乳
酸拉伸、断裂实验数据如表 13，聚乳酸应力 - 位移如
图 5，拉伸强度、断裂伸长率如表 14 ：

图 4 拉伸强度、断裂伸长率与甘油含量关系曲线

图 4 为不同甘油含量塑化淀粉后，利用挤出机挤
出造粒、注塑机注塑成样条对样条进行力学性能测试
由图可以看出，样条的拉伸强度随甘油含量的增加出
现升高 - 下降 - 升高的趋势，甘油含量为 30% 时拉
伸强度很高，此时的材料表现为很脆。此时的断裂伸
长率最低，断裂伸长率越低的表现就是材料很脆很易
被拉断。甘油含量为 40% 时材料相对于 30% 有一定
的韧性。加入甘油为增塑剂是改变淀粉中的氢键，甘
油为小分子进入到淀粉中，甘油中的羟基相互作用， 图 5 聚乳酸应力 - 位移

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年