Композит PBAT/PLA/карбонат кальция

Композит PBAT/PLA/карбонат кальция

Пленки PBAT/PLA и композитные пленки PBAT/PLA/CaCO3 были приготовлены путем смешивания расплава и формования с раздувом, и было исследовано влияние CaCO3 на термическую стабильность, механические свойства и реологические свойства смесей PBAT/PLA.

01. Подготовка образцов

Образцы PBAT, PLA и CaCO3 сначала высушивали в электрической печи для струйной сушки при 70 °C в течение 48 часов.Затем PBAT, PLA, компатибилизатор полистирола, сополимер малеинового ангидрида и CaCO3 смешивали до однородного состояния в соответствии с пропорциями, указанными в таблице 1, помещали в двухшнековый экструдер с параллельным вращением для смешивания расплава, скорость вращения шнека 80 об/мин, распределение температуры от секция подачи в головку составляет 150 ~ 175 ℃, гранулирование и сушка с водяным охлаждением, высушенные гранулы выдуваются с помощью небольшой машины для выдувания пленки, скорость намотки составляет 2,8 м / мин, а толщина пленки - 0,04 мм.Три образца были помечены как PBAT, PBAT/PLA и PBAT/PLA/CaCO3 соответственно.Отобрано 15 частей PLA и 85 частей PBAT.Если добавить слишком много PLA, это повлияет на удлинение при разрыве, что не подходит для процесса производства пленочных пакетов.Однако если добавить слишком мало PLA, хорошего укрепляющего эффекта не будет, поэтому автор решил добавить 15 частей PLA.

02. Анализ термической стабильности композитов PBAT/PLA/CaCO3

На рис. 1 представлены кривые ТГ для PBAT, PLA, PBAT/PLA и PBAT/PLA/CaCO3.PBAT, PLA и PBAT/PLA/CaCO3 оставили углеродные остатки, что указывает на присутствие добавок и стабилизаторов в этих коммерческих полимерах.В PBAT/PLA/CaCO3 с добавлением CaCO3 доля углеродистого остатка достигает 19,2%, что является остатком CaCO3.Как правило, термостойкость композиционных материалов принимается равной T10% при температуре, при которой разлагается 10% материала.T10% PBAT/PLA, полученного путем смешивания PBAT и PLA, составляла 329,47°C, тогда как T10% PBAT/PLA/CaCO3 достигала 341,88°C после добавления CaCO3.Можно видеть, что добавление CaCO3 значительно улучшает термическую стабильность смесей PBAT/PLA, указывая на то, что добавление CaCO3 может еще больше повысить их совместимость.

03. ДСК-анализ композитов PBAT/PLA/CaCO3

На рис. 2 представлены кривые охлаждения методом ДСК для PBAT, PLA, PBAT/PLA и PBAT/PLA/CaCO3.В таблице 2 представлены соответствующие параметры процесса кристаллизации при охлаждении со скоростью 5°C/мин.Из рисунка 2 и таблицы 2 видно, что как температура кристаллизации, так и температура плавления сместились в сторону высоких температур после добавления PLA к PBAT.По сравнению с системой PBAT/PLA, Tc и Tm композитных мембранных материалов после добавления CaCO3 значительно увеличились, что согласуется с предыдущим ТГ-анализом.Добавление CaCO3 улучшило термическую стабильность смесей PBAT/PLA.После добавления CaCO3 кристалличность PBAT/PLA значительно снизилась, что может быть связано с тем, что добавление CaCO3 препятствовало движению молекулярных цепей, что приводило к ослаблению кристаллизационной способности.

04. Механические свойства композитов PBAT/PLA/CaCO3

В таблице 3 приведены механические свойства композитов PBAT, PBAT/PLA и PBAT/PLA/CaCO3.Он был испытан при выдувном формовании композита в виде пленки толщиной 0,04 мм.Из таблицы 3 видно, что после добавления определенного количества ПЛА к ПБАТ улучшаются поперечная и продольная прочность на растяжение пленки ПБАТ/ПЛА, а в смесевой материал ПБАТ/ПЛА внедряются высокопрочные характеристики ПЛА. .При добавлении CaCO3 в смесь PBAT/PLA прочность пленки на растяжение в поперечном и продольном направлениях была дополнительно улучшена, достигнув 24,35 МПа и 28,7 МПа соответственно.Это показывает, что добавление CaCO3 улучшает прочность сцепления двухфазного интерфейса между PBAT и PLA.В то же время изотропность смесей PBAT/PLA может быть улучшена в разной степени после добавления CaCO3, а сопротивление разрыву может быть значительно улучшено.

После измерения PBAT имеет хорошие поперечные и продольные номинальные деформации разрушения, которые составляют 449,3% и 365,3% соответственно, в то время как две номинальные деформации разрушения PBAT/PLA после добавления PLA снизились.Можно видеть, что продольная прочность на растяжение PBAT и PBAT/PLA выше, чем поперечная прочность на растяжение, что в основном связано с тем, что пленки PBAT и PBAT/PLA подвергаются ориентированной кристаллизации в продольном направлении в процессе выдувания и намотки, а кристалличность в продольном направлении выше, чем в поперечном.Номинальная деформация при поперечном разрушении дополнительно снижается после добавления CaCO3, что связано с высокой жесткостью CaCO3, снижающей исходную пластичность PBAT/PLA, и в то же время снижается подвижность его макромолекулярных цепей, что приводит к снижение номинальной деформации при поперечном разрушении композитов ПБАТ/ПЛА/CaCO3.С другой стороны, после добавления CaCO3 номинальная продольная деформация разрушения смесей PBAT/PLA увеличилась, что указывает на то, что добавление CaCO3 в определенной степени разрушило кристалличность PBAT/PLA, что согласуется с характеристикой ДСК.Что касается твердости, твердость (HD) смесей PBAT/PLA после добавления PLA может достигать 44, а твердость (HD) композитов PBAT/PLA/CaCO3 с добавлением CaCO3 может достигать 51, что указывает на то, что добавление CaCO3 улучшает твердость. смесей PBAT/PLA.

05. Анализ реологических свойств композитов PBAT/PLA/CaCO3

На рис. 3 представлена ​​кривая комплексной вязкости (η*) ПБАТ и композитов ПБАТ/ПЛА, ПБАТ/ПЛА/CaCO3 в зависимости от частоты.Из рисунка 3 видно, что с увеличением частоты η* композитов PBAT, PBAT/PLA и PBAT/PLA/CaCO3 постепенно снижается, демонстрируя очевидные характеристики утончения при сдвиге.Это связано с тем, что с увеличением внешней сдвигающей силы способность молекулярных цепей к перепутыванию в композиционном материале ослабевает, и возникает хорошая текучесть, что приводит к уменьшению его η*.После добавления CaCO3 показатель η* системы PBAT/PLA/CaCO3 значительно увеличивается, а способность к истончению при сдвиге становится сильнее, поскольку добавление CaCO3 может улучшить двухфазную совместимость композитов PBAT/PLA.

При динамическом реологическом испытании расплава полимера он может не только показать обратимую упругую деформацию, обычно модуль накопления (G') используется для характеристики упругости материала, но также могут проявляться необратимые деформации вязкостного течения полимеров.Модуль потерь (G″) обычно используется для характеристики вязкости материалов.

图4是PBAT与PBAT/PLA，PBAT/PLA/CaCO3两种复合材料的G'和G″随频率的变化曲线图。

Рис. 4 представляет собой график, показывающий изменение G' и G' в зависимости от частоты композитов PBAT, PBAT/PLA и PBAT/PLA/CaCO3.

Из рисунка 4 видно, что G' чистого PBAT и композитов PBAT/PLA, PBAT/PLA/CaCO3 увеличивается с увеличением частоты.В низкочастотном диапазоне значение G' композита PBAT/PLA значительно выше, чем у чистого PBAT.Это связано с взаимодействием между матрицей PLA и PBAT после добавления PLA, и соответственно увеличивается степень запутывания между молекулярными цепями.Эту структуру трудно разрушить малым усилием, а G' материала значительно возрастает.После добавления CaCO3, поскольку он равномерно диспергирован в матрице, он значительно увеличивает сопротивление движению молекулярных цепей матрицы, и в то же время CaCO3 оказывает определенный эффект совместимости между матрицей PBAT и PLA, поэтому значение G' продолжает увеличиваться.Из рисунка 4 видно, что G' композита PBAT/PLA/CaCO3 значительно выше, чем у PBAT/PLA во всем диапазоне частот.В то же время G″ также значительно увеличивается после добавления CaCO3, что также связано с компатибилизирующим действием CaCO3, который увеличивает внутреннее трение молекулярной цепи при движении, а также увеличивает вязкостную диссипацию движения молекулярной цепи. .

06. Заключение

(1) Характеристика с помощью ТГ и ДСК показывает, что добавление CaCO3 значительно увеличивает термическую стабильность композитов PBAT/PLA, снижая при этом кристалличность композитов PBAT/PLA.

(2) Добавление CaCO3 значительно улучшило механические свойства композитной пленки PBAT/PLA.Прочность на растяжение в поперечном и продольном направлениях увеличилась с 21,06 МПа и 24,3 МПа до 24,35 МПа и 28,7 МПа соответственно, а твердость (HD) достигла 51. Это показывает, что CaCO3 оказывает значительное упрочняющее действие на композиты PBAT/PLA.

(3) В реологическом тесте добавление CaCO3 увеличивает комплексную вязкость, модуль накопления и модуль потерь PBAT/PLA, что еще раз доказывает, что CaCO3 улучшает прочность сцепления двухфазной границы раздела.

Nanjing Haisi Extrusion поставляет двухшнековую экструзионную линию для компаундирования PBAT/PLA Caco3.

Любой интерес, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам!