PBAT/PLA/compuesto de carbonato de calcio

PBAT/PLA/compuesto de carbonato de calcio

Se prepararon películas de PBAT/PLA y películas compuestas de PBAT/PLA/CaCO3 mediante mezcla por fusión y moldeo por soplado, y se investigaron los efectos del CaCO3 en la estabilidad térmica, las propiedades mecánicas y las propiedades reológicas de las mezclas de PBAT/PLA.

01. Preparación de muestras

Las muestras de PBAT, PLA y CaCO3 se secaron primero en un horno eléctrico de secado rápido a 70 °C durante 48 h.Luego, PBAT, PLA, copolímero de anhídrido maleico de poliestireno compatibilizador y CaCO3 se mezclaron uniformemente de acuerdo con las proporciones de la Tabla 1, se colocaron en una extrusora de doble husillo co-rotante para mezclar en estado fundido, la velocidad del husillo es de 80 r/min, la distribución de temperatura de la sección de alimentación al cabezal es de 150~175℃, peletizado y secado refrigerado por agua, los gránulos secos se soplan con una máquina de soplado de película pequeña, la velocidad de bobinado es de 2,8 m/min y el espesor de la película es de 0,04 mm.Las tres muestras se marcaron como PBAT, PBAT/PLA y PBAT/PLA/CaCO3, respectivamente.Se seleccionan 15 partes de PLA y 85 partes de PBAT.Si se agrega demasiado PLA, afectará el alargamiento a la rotura, lo que no es adecuado para el proceso de producción de bolsas de película.Sin embargo, si se agrega muy poco PLA, no hay un buen efecto de fortalecimiento, por lo que el autor elige agregar 15 partes de PLA.

02. Análisis de estabilidad térmica de compuestos PBAT/PLA/CaCO3

La figura 1 muestra las curvas de TG de PBAT, PLA, PBAT/PLA y PBAT/PLA/CaCO3.PBAT, PLA y PBAT/PLA/CaCO3 dejaron residuos de carbono, lo que indica la presencia de aditivos y estabilizadores en estos polímeros comerciales.En el PBAT/PLA/CaCO3 adicionado con CaCO3, la tasa de residuo de carbono alcanza el 19,2%, que es el residuo de CaCO3.Generalmente, la estabilidad térmica de los materiales compuestos se considera T10% a la temperatura a la que se descompone el 10% del material.El T10% de PBAT/PLA obtenido por la mezcla de PBAT y PLA fue de 329,47°C, mientras que el T10% de PBAT/PLA/CaCO3 alcanzó los 341,88°C tras añadir CaCO3.Se puede ver que la adición de CaCO3 mejora en gran medida la estabilidad térmica de las mezclas de PBAT/PLA, lo que indica que la adición de CaCO3 puede aumentar aún más la compatibilidad de los dos.

03. Análisis DSC de compuestos PBAT/PLA/CaCO3

La Figura 2 son las curvas de enfriamiento DSC para PBAT, PLA, PBAT/PLA y PBAT/PLA/CaCO3.La Tabla 2 son los parámetros relevantes de su proceso de cristalización por enfriamiento a 5°C/min.Se puede ver en la Figura 2 y la Tabla 2 que tanto la temperatura de cristalización como la temperatura de fusión cambiaron a temperatura alta después de agregar PLA a PBAT.En comparación con el sistema PBAT/PLA, la Tc y la Tm de los materiales de membrana compuesta después de agregar CaCO3 aumentaron significativamente, lo que concuerda con el análisis TG anterior.La adición de CaCO3 mejoró la estabilidad térmica de las mezclas de PBAT/PLA.Después de agregar CaCO3, la cristalinidad de PBAT/PLA se redujo significativamente, lo que puede deberse a que la adición de CaCO3 impidió el movimiento de las cadenas moleculares, lo que debilitó la capacidad de cristalización.

04. Propiedades mecánicas de los compuestos PBAT/PLA/CaCO3

La Tabla 3 enumera las propiedades mecánicas de los compuestos PBAT, PBAT/PLA y PBAT/PLA/CaCO3.Se probó en moldeo por soplado compuesto como una película de 0,04 mm.Se puede ver en la Tabla 3 que después de agregar una cierta cantidad de PLA a PBAT, se mejoran las resistencias a la tracción transversal y longitudinal de la película de PBAT/PLA, y las características de alta resistencia del PLA se introducen en el material de mezcla de PBAT/PLA. .Al agregar CaCO3 a la mezcla de PBAT/PLA, las resistencias a la tracción transversal y longitudinal de la película mejoraron aún más, alcanzando 24,35 MPa y 28,7 MPa, respectivamente.Esto muestra que la adición de CaCO3 mejora la fuerza de unión de la interfaz de dos fases entre PBAT y PLA.Al mismo tiempo, la isotropía de las mezclas de PBAT/PLA se puede mejorar en varios grados después de la adición de CaCO3 y la resistencia al desgarro se puede mejorar significativamente.

Después de la medición, PBAT tiene buenas deformaciones nominales de fractura transversal y longitudinal, que son 449,3 % y 365,3 %, respectivamente, mientras que las dos deformaciones nominales de fractura de PBAT/PLA después de agregar PLA han disminuido.Se puede ver que la resistencia a la tracción longitudinal de PBAT y PBAT/PLA es mayor que la resistencia a la tracción transversal, lo que se debe principalmente a que las películas de PBAT y PBAT/PLA experimentan una cristalización orientada en la dirección longitudinal durante el proceso de soplado y bobinado, y la la cristalinidad en la dirección longitudinal es mayor que en la dirección transversal.La deformación nominal en la fractura transversal se reduce aún más después de la adición de CaCO3, lo que se debe a la alta rigidez de CaCO3 que reduce la ductilidad original de PBAT/PLA y, al mismo tiempo, se reduce la movilidad de sus cadenas macromoleculares, lo que resulta en una disminución en la deformación nominal en la fractura transversal de los materiales compuestos PBAT/PLA/CaCO3.Por otro lado, después de agregar CaCO3, la tensión de fractura longitudinal nominal de las mezclas de PBAT/PLA aumentó, lo que indica que la adición de CaCO3 destruyó la cristalinidad de PBAT/PLA hasta cierto punto, lo cual fue consistente con la caracterización DSC.En términos de dureza, la dureza (HD) de las mezclas de PBAT/PLA después de agregar PLA puede llegar a 44, y la dureza (HD) de los compuestos de PBAT/PLA/CaCO3 que agregan CaCO3 puede llegar a 51, lo que indica que la adición de CaCO3 mejora la dureza. de mezclas de PBAT/PLA.

05. Análisis del comportamiento reológico de compuestos PBAT/PLA/CaCO3

La Figura 3 es la curva de la viscosidad compleja (η*) de compuestos PBAT y PBAT/PLA, PBAT/PLA/CaCO3 en función de la frecuencia.En la Figura 3 se puede ver que con el aumento de la frecuencia, el η* de los compuestos PBAT, PBAT/PLA y PBAT/PLA/CaCO3 disminuye gradualmente, mostrando características evidentes de adelgazamiento por cizallamiento.Esto se debe a que con el aumento de la fuerza de cizallamiento externo, la capacidad de entrelazamiento de las cadenas moleculares en el material compuesto se debilita y hay una buena fluidez, lo que conduce a la disminución de su η*.Después de la adición de CaCO3, el η* del sistema PBAT/PLA/CaCO3 aumenta significativamente y la propiedad de adelgazamiento por cizallamiento es más fuerte, debido a que la adición de CaCO3 puede mejorar la compatibilidad bifásica de los compuestos PBAT/PLA.

En la prueba reológica dinámica del polímero fundido, no solo puede mostrar una deformación elástica reversible, generalmente se usa el módulo de almacenamiento (G') para caracterizar la elasticidad del material, sino que también se pueden exhibir deformaciones de flujo viscoso irreversibles de los polímeros.El módulo de pérdida (G″) se usa generalmente para caracterizar la viscosidad de los materiales.

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。

La Fig. 4 es un gráfico que muestra la variación de G' y G' con la frecuencia de compuestos PBAT, PBAT/PLA y PBAT/PLA/CaCO3.

Puede verse en la Figura 4 que la G' de los compuestos puros de PBAT y PBAT/PLA, PBAT/PLA/CaCO3 aumenta con el aumento de la frecuencia.En el rango de baja frecuencia, el valor G' del compuesto PBAT/PLA es significativamente mayor que el del PBAT puro.Esto se debe a la interacción entre PLA y matriz PBAT después de agregar PLA, y el grado de enredo entre cadenas moleculares también aumenta en consecuencia.Es difícil destruir esta estructura bajo una pequeña fuerza y ​​la G' del material aumenta significativamente.Después de agregar CaCO3, debido a que está uniformemente disperso en la matriz, aumenta en gran medida la resistencia al movimiento de la cadena molecular de la matriz y, al mismo tiempo, CaCO3 tiene un cierto efecto de compatibilización entre la matriz PBAT y PLA, por lo que el valor G' sigue aumentando.Puede verse en la Figura 4 que la G' del compuesto PBAT/PLA/CaCO3 es significativamente más alta que la de PBAT/PLA en todo el rango de frecuencia.Al mismo tiempo, el G″ también aumenta significativamente después de agregar CaCO3, lo que también se debe al efecto compatibilizador de CaCO3, lo que aumenta la fricción interna de la cadena molecular durante el movimiento y también aumenta la disipación viscosa del movimiento de la cadena molecular. .

06. Conclusión

(1) La caracterización por TG y DSC muestra que la adición de CaCO3 aumenta en gran medida la estabilidad térmica de los compuestos PBAT/PLA, al tiempo que reduce la cristalinidad de los compuestos PBAT/PLA.

(2) La adición de CaCO3 mejoró enormemente las propiedades mecánicas de la película compuesta de PBAT/PLA.Las resistencias a la tracción transversal y longitudinal aumentaron de 21,06 MPa y 24,3 MPa a 24,35 MPa y 28,7 MPa, respectivamente, y la dureza (HD) alcanzó 51. Esto muestra que el CaCO3 tiene un efecto fortalecedor significativo en los compuestos PBAT/PLA.

(3) En la prueba reológica, la adición de CaCO3 aumenta la viscosidad compleja, el módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida de PBAT/PLA, lo que prueba aún más que CaCO3 mejora la fuerza de unión de la interfaz de dos fases.

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