无机物填充PBAT/PLA复合薄膜的制备及其性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:songsiliang
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聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)是一种非常环保的高分子聚合物,它在成膜、生物降解、加工处理等方面都有较大优势。然而价格昂贵、力学性能差、阻隔性能较低等因素制约着它的使用与推广。而聚乳酸(PLA)是一种总体来说机械性能良好、生物相容性较优异的生物可降解类型的材料,常与PBAT共混后改善性能。基于二者性能,对PBAT与PLA共混后的材料进行改性是拓宽PBAT/PLA复合材料应用渠道的最佳途径。本文首先采用不同粒径和填充量的Ca CO3对PBAT/PLA进行改性制成复合材料并吹塑成为薄膜,对其性能进行了系统研究。主要内容是:首先,通过熔融共混挤出将四种不同粒径的有机改性碳酸钙(500目、1250目、3000目和纳米级)分别与PBAT/PLA共混挤出PBAT/PLA/Ca CO3复合材料,并吹塑成膜,研究了不同粒径和含量的Ca CO3对复合薄膜的填充效果、力学性能、热性能、阻隔性能等的影响,分析得出了最佳条件。其次选用三种不同的硅酸盐材料(OMMT、Ms和HNT)对PBAT/PLA进行填充改性,通过加入不同形状的填料,进一步改善材料的气体阻隔性能,同时也研究了力学性能、热性能等,分析得出了最佳粒径和配比。结果表明:在流变中储能模量、损耗模量和复数粘度随着Ca CO3含量的增加而增加。在均匀分布状态下添加适当粒径的Ca CO3也提高了包括纵向和横向的拉伸强度和撕裂强度,其中拉伸强度最高已经超过了33 MPa,撕裂较好的材料其撕裂强度也能够达到102 N/mm。此外,在PBAT/PLA/Ca CO3薄膜中观察到氧气和水蒸气透过量得到一定改善,表明填充Ca CO3后阻隔性能增强。与PBAT/PLA薄膜相比,PBAT/PLA/Ca CO3的热稳定性略有下降,但总体而言,分解温度远高于加工和使用温度。即低成本Ca CO3填料填充的可生物降解PBAT/PLA薄膜表现出优异的机械性能和较好的气体阻隔性能,能分别将氧气透过量(OT)与水蒸气透过量(WVT)提升27%和54%。而填充了硅酸盐后的PBAT/PLA薄膜,拉伸强度和撕裂强度得到一定的加强。流变结果显示在加工过程中储能模量、损耗模量和复数粘度随着硅酸盐含量的增加而增加,尤其Ms的填充更加明显。另外,硅酸盐OMMT与Ms的加入也一定程度使PBAT/PLA热稳定性保持良好。而三种硅酸盐的加入后发现PBAT/PLA/硅酸盐薄膜的阻隔性能得到显著提高。即填充硅酸盐的PBAT/PLA薄膜获得了较好的力学性能和优良的气体阻隔性能,对于OT和WVT的提升能够分别达到70%和76%,即对于阻隔性能的提升优于Ca CO3。对于材料下游进行多方面的工业化的应用起到了很好的理论指导。
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