聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)是己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,既具有較好的韌性和穩(wěn)定性,又具有優(yōu)良的生物降解性,是理想的綠色環(huán)保薄膜包裝材料,也是目前研究較多的一種可生物降解塑料之一。
但是PBAT自身的拉伸強度較低、降解速率緩慢,而且價格是普通聚丙烯的5~6倍,因此在應用推廣方面受到了一定的限制。目前研究的重點是如何能夠得到性能優(yōu)越而且成本低廉的可生物降解材料,大部分研究都是通過使用價格較為廉價的填料與PBAT共混,以制備綠色復合材料,在確保其可降解性能的同時控制成本,擴大其在市場上的應用價值。
由于碳酸鈣價格較低,而且對聚合物有一定的增韌作用,是目前用途最廣的聚合物填料之一。采用碳酸鈣作為填充粉體制備PBAT/碳酸鈣復合材料,成為降低PBAT使用成本的一條可行途徑。馬祥艷等研究了PLA/PBAT/納米碳酸鈣三元復合材料的性能,加入納米碳酸鈣后,復合材料的熱學性能及物理性能都有很大的改善。楊冰等使用碳酸鈣對PBAT進行填充,發(fā)現(xiàn)碳酸鈣在改善復合材料力學性能的同時大幅度降低了成本。肖運鶴等用超細碳酸鈣改性PBAT,當加入20%的碳酸鈣時,復合材料依然具有比較好的物理性能。
龐會霞等用硬脂酸對三種不同粒徑的碳酸鈣進行表面改性,進一步用熔融共混的方法制備PBAT/改性碳酸鈣復合薄膜,并研究了不同粒徑的碳酸鈣對PBAT熔融結晶行為、力學性能及水蒸氣透過性能的影響,結果表明:
(1)通過粒度分析,活性碳酸鈣的粒徑分布范圍比較廣,主要分布于1~20μm,體積平均粒徑為7.6μm;超細碳酸鈣的粒徑主要分布于0.2~5μm,體積平均粒徑為1.5μm;納米碳酸鈣的粒徑分布比較集中,主要分布于0.2~0.5μm,體積平均粒徑為0.34μm。通過FTIR分析,證實了硬脂酸已經(jīng)成功包覆在碳酸鈣表面,改性后的碳酸鈣已分散于PBAT基體中。
(2)加入改性碳酸鈣后,PBAT的結晶溫度、結晶度及熔融溫度都有所提高。當加入體積平均粒徑為7.6μm的活性碳酸鈣時,結晶溫度達到最大值,為84.12℃,較純PBAT提高13.07℃;結晶度也達到最大值,由純PBAT的10.4%提高到11.48%。當加入改性納米碳酸鈣時,熔融溫度達到最大值,為124.99℃。
(3)PBAT/改性碳酸鈣復合薄膜力學性能均有明顯的提高,且隨著改性碳酸鈣粒徑減小,力學性能逐漸升高。當添加體積平均粒徑為0.34μm的改性納米碳酸鈣時,復合薄膜的拉伸強度達到了最大值19.9MPa,比純PBAT增加了10.07MPa,斷裂標稱應變達到了551.8%,較純PBAT提高了54%,直角撕裂強度由純PBAT的72.5kN/m提升到了139.3kN/m。
(4)添加改性碳酸鈣后薄膜對水蒸氣的阻隔性能增強,加入活性碳酸鈣的復合薄膜的水蒸氣透過率最低,為232.3g/(m2·24h),比純PBAT薄膜降低了28.06%,相應的水蒸氣滲透系數(shù)降低了66.09%。
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