扩链和相容一体化相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ruyingxiangsui1989
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近年来,随着环保压力的增大,以及人们环保意识的增强,可生物降解塑料已逐渐成为人们研究使用的对象。其中聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)是较受青睐的新型可生物降解材料之一,它兼具脂肪族聚酯和芳香族聚酯的优点,具有良好的热稳定性、刚性、亲水性、加工性能和生物可降解性。然而,单独使用不能满足实际产品的综合力学性能需求,通常需采用有机、无机材料对其进行进一步的强化以满足使用需求。然而塑料制品作为一个混合物体系,往往存在明显的相分离问题,通常需要相容剂的助力才能有更好的性能。本文围绕PBAT基复合材料体系的特点致力于合成一种扩链剂和相容剂一体化的相容改性剂,并将其应用到PBAT基复合材料中。同时探究复合材料体系中两相或多相之间的界面相容性,以达到提高材料综合性能的目的。具体研究内容及结果如下:(1)以多元环氧扩链剂(ADR4370S)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为原料合成了PBAT基复合材料相容改性剂(K-ADR),通过FT-IR、TG、~1HNMR对K-ADR化学结构进行了表征,结果表明K-ADR被成功合成。并探讨了K-ADR合成的最佳工艺条件:反应温度10℃,反应时间9h,n(ADR)∶n(KH550)=4∶11,以丙酮为溶剂,且m(丙酮)∶m(ADR-KH550)=10∶1。该工艺条件下K-ADR产率为98.39%。(2)将K-ADR应用到滑石粉增强PBAT基复合材料中。通过拉伸强度、冲击强度、弯曲模量、DMA、水蒸汽透过率、氧气透过率、SEM、EDS等测试对复合材料的性能进行了检测。结果表明,当K-ADR的添加质量为6‰,滑石的添加质量为40%时,复合材料(PBAT/6‰K-ADR/40%滑石粉)的拉伸强度、冲击强度和弯曲模量分别比PBAT纯样提高了5.3%、110.7%和346.7%;水蒸汽透过系数为5.70×10-12g·cm/(cm~2·s·Pa)、氧气透过系数为3.17×10-13cm~3·cm/(cm~2·s·Pa),分别为纯PABT透过系数的2.1%和1.0%。并且通过样品界面SEM和EDS可以观察到滑石粉在K-ADR的作用下,均匀分布在PBAT基体中,无明显的相分离现象存在。(3)探究了黑滑石对PBAT性能的影响,比较黑滑石与滑石粉对PBAT性能的影响,并将K-ADR应用于黑滑石增强PBAT复合材料体系中,比较不同扩链剂对PBAT复合材料性能的影响。当K-ADR的添加质量为6‰,黑滑石添加质量为40%时,该复合材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲模量分别比PBAT纯样提高了10.7%、88.5%和129.0%。与常用相容剂SN2500进行了比较,结果表明K-ADR在PBAT/黑滑石体系中的作用效果优于SN2500的作用效果。(4)将PLA与PBAT共混制备复合材料,探究PLA/PBAT共混体系材料性能变化;并将滑石粉加入到两相材料中以探究材料性能变化。最后将K-ADR应用于PBAT/PLA/滑石粉体系复合材料中制备共混增强材料。结果表明,当PBAT/PLA以质量比7:3共混时,复合材料综合性能较好。当20%滑石单独添加到PBAT/PLA(7:3)混合基体中时,复合材料的力学性能相对较好。当K-ADR作用于PBAT/PLA/滑石体系中,滑石的添加质量为30%的复合材料的综合力学性能相对较好,因此,K-ADR对PBAT/PLA/滑石体系综合性能提升具有促进作用,增大了滑石的用量,减少了复合材料成本。
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