PBAT/改性LDH生物可降解复合薄膜的制备及性能研究

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聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)具有优异的可生物降解性和可加工性,被认为是一种解决塑料“白色污染”问题的理想替代材料,但其价格昂贵、阻隔性能差、功能较为单一,制约了其在薄膜和塑料包装领域中的广泛应用。当前,纳米复合技术被认为是实现聚合物性能与功能强化的有效途径,成为当前的研究热点和难点。针对PBAT阻隔性和功能性所存在的问题,本论文采用具有二维层状结构的双金属氢氧化物(LDH)作为填料,通过PBAT与改性LDH的复合,制备具有良好理化性能的PBAT/改性LDH复合薄膜。通过采用十二烷基硫酸钠(SDS)和对羟基苯甲酸(PHBA)对LDH进行改性,改善LDH与PBAT的界面相容性,研究改性LDH的形貌、尺寸和添加量对复合薄膜微观结构、透光性、热稳定性、力学性能、阻隔性能及抗菌性能等的影响规律。主要研究内容与结果如下:(1)PBAT/SDS改性LDH复合薄膜的制备及性能表征:分别通过焙烧复原法和离子交换法制备得到SDS改性的镁铝双金属氢氧化物Mg Al-SDSB-LDH和Mg Al-SDSL-LDH,并与PBAT通过溶液共混构筑PBAT/SDS改性LDH复合薄膜,探究了两类SDS改性LDH及其添加量对复合薄膜理化性能的影响。改性LDH以插层形式与PBAT复合,PBAT/SDSB-LDH复合薄膜中Mg Al-SDSB-LDH分散良好,复合薄膜阻隔性能显著提高,当其添加量为1%时,其水蒸气透过率由初始的847g/(m~2·24 h)降低至645 g/(m~2·24 h),降低了23.8%;但其力学强度降低,可能是因为其较大尺寸的三维蜂窝状结构所致。PBAT/SDSL-LDH复合薄膜中Mg Al-SDSL-LDH分散良好,当其添加量为1%时,复合膜的水蒸气透过率降低13.6%,拉伸强度提高11.6%,热稳定性提高,复合薄膜表现出良好的的综合性能。(2)PBAT/对羟基苯甲酸改性LDH复合薄膜的制备及性能表征:通过焙烧复原法制得对羟基苯甲酸(PHBA)改性的锌铝双金属氢氧化物Zn Al-PHBA-LDH,并与PBAT通过溶液混合制备得到PBAT/PHBA-LDH复合薄膜。Zn Al-PHBA-LDH在PBAT基质中分散良好,薄膜的热稳定性和阻隔性提高,当其添加量为1%时,水蒸气透过率降低约9.3%;对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌实验表明,随着Zn Al-PHBA-LDH用量的增加,复合膜的微生物抗性增加,当其用量为6%时,对两种细菌的抑菌圈直径分别达到10.9mm和11.1mm,表现出良好的抗菌功能。
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