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            塑膠原料批發干貨分享:磷石膏改性PBAT復合薄膜的制備與性能

            來源:發布時間:2021-09-09 11:17:57點擊率:

            聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一種新型熱塑性生物可降解塑料,由單體己二酸丁二酯和對苯二甲酸丁二酯共聚而成,因PBAT含有苯基丁酸(PBA)鏈段和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)鏈段,而使其具有優異的抗拉伸、抗沖擊和高耐熱的性能,是一種具有發展前景的綠色環保材料,另外,PBAT還具有短時間內能被天然生物酶降解的特性。下面和遠捷塑膠原料批發小編一起來看看吧!

            磷石膏(PG)是目前工業上濕法磷酸產生的一種固體廢棄物,主要成分是二水硫酸鈣。目前PG主要應用于建材和水泥,為拓展PG的應用范圍,將PG作為填料應用到聚合物中已成為研究熱點。
            貴陽學院、國家復合改性聚合物材料工程技術研究中心、貴州大學以硅烷作表面改性劑制備PBAT/磷石膏(PG)復合薄膜,探討不同PG添加量下PBAT/PG復合薄膜的性能與結構,為降低PBAT生物可降解薄膜的生產成本及提高固體廢棄物PG的利用率提供支撐。

            1. PBAT/PG復合薄膜的制備

            首先在80℃真空干燥箱中將PBAT和PG干燥處理6?h,準確稱取PBAT,再將稱取好的PG加入到PBAT中,加入PG質量5%的硅烷偶聯劑混合均勻,然后在雙螺桿擠出機上進行二次擠出并流延成膜,得到不同PG含量的PBAT/PG復合薄膜材料。配方如表1所示。


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            2. PBAT/PG復合薄膜的力學性能

            圖1為PBAT/PG復合薄膜的拉伸強度與斷裂伸長率曲線。由圖1可看出,隨著PG含量的增加,PBAT/PG復合薄膜拉伸強度呈先增后降的趨勢。PG加入量為40%時,PBAT/PG復合薄膜的拉伸強度、斷裂伸長率出現了峰值,分別為19.4?MPa,43.0%。隨后PBAT/PG復合薄膜的拉伸強度呈下降趨勢。PBAT/PG復合薄膜拉伸強度提高是因為PG的加入起到了增強劑的作用。隨PG含量繼續增加,PBAT/PG復合薄膜中PG呈現堆積團聚現象,使PBAT/PG復合薄膜拉伸強度有所下降[14]。PBAT/PG復合薄膜中,除PG添加量30%和40%外,復合材料的斷裂伸長率均低于純PBAT,說明在擠出過程中,由于硅烷對PG的表面改性,少量PG增強了PBAT與PG的粘接強度,進一步增強了復合薄膜的斷裂伸長率。

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            圖1 不同PG添加量下PBAT/PG復合薄膜的拉伸性能

            3. PBAT/PG復合薄膜熱的穩定性能

            圖2為純PG及PBAT/PG復合薄膜材料的TG曲線。由圖2可知,PG在100℃左右有部分質量損失,這主要歸因于PG中失去了自由水和結合水。PG的起始分解溫度T0為120℃,PBAT的T0為372℃,而PG含量40%復合材料的T0為294℃。造成這種現象的原因可能是在加工過程中PG所含的結晶水脫離,在PBAT上留下了許多微孔,增大了PBAT的受熱比表面積,使其熱穩定性有所降低。同時,隨PG含量提高,復合薄膜的殘炭率逐漸升高。

            PG添加量:0—0 ;1—30%;2—40%;3—50%;4—60%;
            5—70%;6—100%

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            圖2 純PG及PBAT/PG復合薄膜TG曲線

            4. PBAT/PG復合薄膜的結晶行為

            圖3為不同PG含量的PBAT/PG復合薄膜的熔融和結晶曲線。圖3中所有樣品在124℃左右出現了熔融峰,在80℃左右出現了結晶峰,隨著PG含量的增加熔融峰和結晶峰的位置移動較小,但經計算發現所有樣品α結晶峰的熔融熱焓(ΔHm)發現,PG含量30%和40%的復合材料熔融熱焓值要高于純PBAT的熱焓值,這說明PG含量在40%以內可能會促進PBAT生成更多的α晶體,改善PBAT的剛性及強度。


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            PG添加量:0—0;1—30%;2—40%;3—50%;4—60%;5—70%
            a—熔融曲線;b—結晶曲線

            圖3 不同PG添加量下PBAT/PG復合薄膜DSC曲線

            圖4為不同PG添加量PBAT/PG復合薄膜的XRD曲線。從混合前后特征衍射峰的對比可以看出,PBAT/PG復合材料中出現了兩個新的α晶面。


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            PG添加量:0—0 ;1—30%;2—40%;3—50%;
            4—60%;5—70%;6—100%

            圖4 PG及PBAT/PG復合薄膜的XRD曲線

            5. PBAT/PG復合薄膜的微觀結構

            圖5為不同含量PG填充的PBAT薄膜斷面的SEM照片,由圖5a可知,純PBAT斷面光滑無缺陷,添加30%,40% PG時,復合材料中PG顆粒均勻分布在PBAT 基體中,與基體之間沒有明顯界面,混合較為均勻。由圖5d、圖5e、圖5f可知,復合薄膜的斷面團聚現象較為嚴重,樣品斷面甚至出現孔洞,內部產生嚴重缺陷,這是導致樣品力學性能大幅下降的主要因素之一,與拉伸強度分析結果一致。


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            PG添加量:a—0 ;b—30%;c—40%;d—50%;e—60%;f—70%

            圖5 不同PG添加量下PBAT/PG復合薄膜的SEM照片

            6. 結論

            PG的加入使PBAT/PG復合薄膜的結晶程度有所提高且有新的α晶面產生。隨著PG含量增加,PBAT/PG復合薄膜的殘炭率逐漸增加。當PG添加量為40%時,其在基體中具有較好的分散性和相容性,PBAT/PG復合薄膜的拉伸強度高達19.4?MPa,斷裂伸長率為43.0%,均高于純PBAT,能夠提高材料的使用性能。

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