降解聚合物-納米高嶺土復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與動態(tài)力學(xué)性能的研究.pdf

1、隨著環(huán)境的日趨惡化和人們對生活品質(zhì)追求的提高,可生物降解材料越來越受到人們的關(guān)注和重視,已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。PLA作為一種重要的可生物降解材料,具有機(jī)械強(qiáng)度高、可塑性良好等優(yōu)點(diǎn),其生產(chǎn)原料可來自谷物、植物秸稈等可再生資源,徹底擺脫了對石油資源的依賴。在全球環(huán)境污染和資源匱乏的嚴(yán)峻形勢下,開發(fā)PLA等降解聚合物具有重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而PLA在加工使用中,普遍存在著質(zhì)硬且脆、熱變形溫度低和熔體強(qiáng)度低等弊端,嚴(yán)重制約了PLA的應(yīng)用

2、,因此需進(jìn)行必要的改性。
　　 通過熔融共混分別制備PLA/PHA/Kaolin10、PLA/PBAT/Kaolin10納米復(fù)合材料,利用DSC、DMA、旋轉(zhuǎn)流變儀、萬能拉力機(jī)、掃描電鏡等對復(fù)合材料的結(jié)晶、動態(tài)力學(xué)性能、流變行為、力學(xué)性能以及體系表面結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究。同時(shí)還探討了純高嶺土對PLA/PHA基體,酞酸酯偶聯(lián)劑含量對PLA/PHA/Kaolin體系的流變性能、力學(xué)性能以及蠕變的影響。
　　 隨著Kaolin10

3、添加量的增多,PLA/PHA/Kaolin10的冷結(jié)晶溫度逐漸變小,降低了12.5℃,結(jié)晶能力有所提高:結(jié)晶度由21.65％增加到35.22％,增加了62.68％。DMA結(jié)果顯示,共混體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度出現(xiàn)先增大后減小的變化。熔融態(tài)下,共混體系的粘度隨剪切速率的增大而減小,屬假塑性流體:共混體系儲能模量(G')和損耗模量(G")隨著Kaolin10的增多而逐漸變小。當(dāng)共混體系中改性Kaolin10添加量為40％時(shí),材料的缺口沖擊強(qiáng)度有

4、明顯的改善。利用SEM發(fā)現(xiàn),少量Kaolin10可以均勻地分散在PLA/PHA基體中并能顯著提高共混體系的韌性。
　　 Kaolin10的加入對PLA/PBAT基體的結(jié)晶、流變行為和力學(xué)性能等產(chǎn)生了較大影響。隨著Kaolin10的增多,Tg逐漸降低,表明分子鏈運(yùn)動能力增強(qiáng);共混體系的起始結(jié)晶溫度和冷結(jié)晶溫度大幅降低,結(jié)晶能力有較大提高。此外,體系的熔融峰由單峰變?yōu)殡p峰,且Tml隨Kaolin10的增加而逐漸降低,高溫峰值則逐漸變

5、強(qiáng)。當(dāng)Kaolin10的添加量為2％時(shí),樣品的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和斷裂伸長率均達(dá)到最大,表明適量Kaolin10起到了增強(qiáng)增韌的效果。沖擊強(qiáng)度測試與拉伸測試結(jié)果相符。
　　 在PLA/PHA基體中加入純高嶺土提高了體系的G'和G",納米粒子過多容易團(tuán)聚,增強(qiáng)作用不明顯。引入2％的高嶺土可以增強(qiáng)PLA/PHA基體的穩(wěn)定性,尤其是在高溫度下。在185℃以下,PLA/PHA/G2更易軟化而具有更好的加工性能。純高嶺土能增加PLA/PH

6、A基體的拉伸模量,但卻使體系變得更脆。加入純高嶺土,材料的應(yīng)變量減小,表明高嶺土提高了體系的抗形變能力。
　　 隨著偶聯(lián)劑的增多,PLA/PHA/Kaolin體系的G'和G"明顯減小,過量偶聯(lián)劑的引入會降低體系線性-非線性轉(zhuǎn)變的臨界應(yīng)變。1900℃下,各體系至少在30min內(nèi)能保持較穩(wěn)定的線性粘彈行為。Kaolin5的加入提高了PLA/PHA基體的模量和柔韌性,表現(xiàn)出強(qiáng)而韌的特點(diǎn),偶聯(lián)劑過多后,基體反而變的很脆。加入Kaolin