PBAT/PLA薄膜的制备及性能研究

将聚乳酸（PLA）和聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯（PBAT）共混制备成共混材料,探讨了不同PLA含量对材料性能的影响。结果表明,PBAT/PLA共混材料中,随着PLA含量的增加,拉伸强度先降低后升高,当PLA含量为90 %时,拉伸强度达到60.12 MPa,而其断裂伸长率从703 %降低至8 %,由韧性材料逐渐转变为脆性材料;PLA含量为30 %时,性能变化出现拐点;PLA含量为50 %时出现明显相分离,且PLA的加入可以加速PBAT材料的结晶,使结晶温度由38 ℃提高至82 ℃;PBAT/PLA共混材料在PLA含量低于70 %时,都可以实现较好的吹膜过程,且薄膜材料的拉伸强度为39.59 MPa,断裂伸长率不低于137 %。     

PLA/PBAT/OMMT生物基材料的制备及快速成型

对生物可降解材料聚乳酸(PLA)与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)及有机蒙脱土(OMMT)材料进行共混,采用挤出成型制备PLA/PBAT/OMMT线材,再采用快速成型制备标准试样,通过对样件的力学性能、结晶行为、断面形貌和表观质量的测试和分析得出:纯PLA的拉伸强度和断裂伸长率分别为7.42MPa和1.8%,表现出硬而脆的特点;PLA/PBAT共混后,随着PBAT含量的增加,共混材料的断裂伸长率以及冲击强度不断提高,当PBAT含量为60%时,共混物的断裂伸长率达到405%,材料的冲击强度为31.11kJ/m2,约为纯PLA的11倍;而共混材料的拉伸强度表现出先增后减的趋势,当PBAT含量约为30%时,拉伸强度最佳,为37.08MPa;加入2%含量的OMMT后,共混材料的综合力学性能较之前又有不同程度的提高,其中拉伸强度以及冲击强度提升的较为明显;通过差示扫描量热和扫描电镜分析,PLA/PBAT共混体系为不相容体系,两相界面存在大量的孔洞,且结晶性能差,为半结晶聚合物,OMMT的加入使PLA/PBAT的两相界面变得模糊,极大地改善他们的相容性,而且还提高了共混物的结晶度;通过观察打印制件的表观质量,当PBAT的含量在30%左右,综合快速成型性能最佳。     

PLA/PBAT/纳米碳酸钙三元复合材料的微观形貌与性能

采用双螺杆挤出机制备了聚乳酸/己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯共聚物(PLA/PBAT)共混物和PLA/PBAT/纳米碳酸钙(PLA/PBAT/nano-CaCO_3)复合材料;通过差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和微机电子万能试验机研究了PLA/PBAT共混物的微观结构、相容性、熔融与结晶行为及力学性能;不同含量的nano-CaCO_3对PLA/PBAT/nano-CaCO_3三元复合材料中PLA的熔融与结晶行为及复合材料力学性能的影响及nano-CaCO_3在PLA/PBAT共混物中的分布行为。DSC表明,与少量的PBAT共混后,PLA的结晶度提高;而加入nano-CaCO_3后,PLA的结晶温度降低;SEM表明,PLA与少量PBAT部分相容,且nano-CaCO_3选择性地分布在PBAT相中;力学性能测试表明,与PBAT共混后,PLA的韧性得到很大程度的改善,且nano-CaCO_3与PBAT起到了协同增韧的作用,冲击强度提高了162%;但nano-CaCO_3的加入量存在阈值,超过10%时,会使PLA/PBAT/nano-CaCO_3复合材料的拉伸强度下降。     

聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯原位复合材料的研究

先通过熔融共混方法制备聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯(PLA/PBS)共混材料,然后将该共混材料加入微纳层叠共挤出设备中,通过该设备使PBS在PLA基体中原位成纤,制备PLA/PBS原位成纤复合材料;进一步对该原位成纤复合材料进行扫描电子显微镜、机械性能、差热量热分析等研究。结果表明,PBS在PLA基体中实现原位成纤,且PBS在低含量时也能够形成纤维,当PBS质量分数为10%时,PBS纤维的直径为1.16~1.52μm,随着PBS含量的增加,PBS纤维直径逐渐增大;PBS的加入提高了PLA的断裂伸长率,当PBS质量分数为30%时,PLA的断裂伸长率提高近300%,但降低了PLA的拉伸强度;PBS经原位成纤后,PBS的结晶度及熔融温度得到提高,PBS纤维能更好地为PLA提供一定的晶核,使得PLA的冷结晶温度降低。     

PLA/PBAT质量配比对PLA/PBAT/CaCO_3共混体系的影响

通过熔融共混制备了 PLA/PBAT/CaCO_3共混体系,研究了不同PLA/PBAT质量配比对共混体系力学性能、流变学性能和熔融、结晶性能的影响。结果表明:随着PBAT用量的增加,共混体系拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和密度下降,断裂伸长率、冲击强度增加,并在PLA/PBAT质量配比为35/35左右时冲击强度大幅度增加;共混体系黏度随PBAT用量增加呈现先下降后上升趋势,并在PLA/PBAT质量配比为56/14时黏度达到最低;DSC显示,随PBAT用量增加,熔融温度逐渐降低,结晶温度逐渐增高,且在PLA/PBAT质量配比不超过56/14时无结晶出现。     

PBAT/PLA复合材料的制备及其微球发泡行为研究

采用熔融共混法制备了聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)/聚乳酸(PBAT/PLA)共混复合材料,并对PBAT/PLA共混体系的流变性能、结晶性能、力学性能、微观形貌以及发泡行为(热膨胀微球作为发泡剂)进行了表征。结果表明:随着PLA含量的增加,PBAT/PLA共混体系的非牛顿指数先减小后增大,其中当PLA含量为30%时达到最小值;PLA的引入改善了PBAT的结晶性能,且PBAT与PLA对彼此的晶型均无影响;随PLA含量的增加,PBAT/PLA共混体系的拉伸强度增大、断裂伸长率降低,其中当PLA含量为50%时,拉伸强度和断裂伸长率分别达到25.3 MPa和422.2%;PLA与PBAT的相容性差,当PLA含量为30%时,PLA/PBAT共混体系发生相分离;此外,当PLA含量为10%时,PBAT/PLA复合发泡材料的密度达到最小值0.34 g/cm~3。     

等温冷结晶对PLA/PBAT共混物冲击韧性和耐热性能的影响

通过熔融共混法制备了聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PLA/PBAT)共混物,并对其微观形貌、热性能、冲击性能和耐热性能进行了研究。结果表明,随着PLA/PBAT共混物中PBAT含量的增加,共混材料的无缺口冲击强度逐渐增大,其中当PBAT含量为30%时,共混材料的无缺口冲击强度达到最大值。再通过等温冷结晶提高PLA/PBAT材料的结晶度,以改善材料的耐热性能。结果表明,等温冷结晶样品的维卡软化温度(VST)明显高于急冷样品,且结晶度越高,VST值则越大;此外,90℃等温冷结晶20 min的样条无缺口冲击强度高于急冷样条,但当等温冷结晶温度提高至130℃时,样条的无缺口冲击强度下降,且低于急冷样条。因此,较低冷结晶温度有利于得到兼具良好耐热性能和冲击性能的PLA/PBAT材料。     

双增PLA/PBAT/TiO2复合材料的制备及性能研究

以机械共混的方法制备聚乳酸(PLA)/聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)/Ti O2复合材料,对复合材料的热性能、力学性能和晶体结构进行研究与分析。研究发现:PBAT与Ti O2的加入能增韧增强PLA/PBAT/Ti O2复合材料,并能提高复合材料的热稳定性;随着PBAT含量的增加,PLA/PBAT/Ti O2复合材料的断裂伸长率先增后减,拉伸强度先不变后急剧下降,当PBAT含量为40%时样品的断裂伸长率达到极大值,PBAT含量为50%时样品的拉伸强度急剧下降;在熔融过程中,PLA/PBAT/Ti O2复合材料存在玻璃化转变、冷结晶行为和双重熔融转变;且复合材料存在PLA的两种晶型结构-α和β晶型。     

己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物对聚乳酸的增韧改性

采用熔融共混法在同向旋转双螺杆挤出机上制备了不同配比的聚乳酸/己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PLA/PBAT)共混物、PLA/PBAT/扩链剂(ADR)共混物和不同工艺条件时(不同螺杆转速、不同温度)的PLA/PBAT共混物;通过扫描电子显微镜考察了共混物的形态结构,并对其冲击性能进行了测试。结果表明,在PLA/PBAT配比为85/15时共混物呈现出韧性断面,同时冲击强度也明显增加,说明PBAT的加入大大改善了PLA的脆性;扩链剂ADR的加入,进一步改善了共混物的韧性,在ADR用量为0.6%时,冲击强度提高了320%;随着螺杆转速的增加,PLA/PBAT(85/15)共混物的韧性提高,在螺杆转速为80r/min时冲击强度达到最大值11.25kJ/m2。     

PLA/PBAT原位微纤复合材料的制备与性能研究

采用自制的多级挤出拉伸装置实现了聚乳酸(PLA)在聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)中原位成纤,并对PLA/PBAT原位微纤复合材料的微观形貌、力学性能、流变性能进行了研究。结果表明,PLA在PBAT基体中形成了微纤,随着PLA含量的增加,PLA微纤的平均直径增大;纯PBAT经多级挤出拉伸装置制得的片材的拉伸强度为50.1 MPa,随着PLA微纤含量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐下降,断裂应变及拉伸模量逐渐增大;随着PLA微纤含量的增加,体系的G′逐渐升高,在低频区复合材料的G′对频率的敏感性降低,当PLA微纤含量为20%,复合材料的弹性性质更加明显。     

滑石粉改性PBAT/PLA复合材料的制备及性能研究

以熔融共混法制备了聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯/聚乳酸/滑石粉(PBAT/PLA/Talc)复合材料,研究了Talc含量对复合材料力学性能、微观结构、热力学性能及流变性能的影响。结果表明:随着Talc含量的增加,PBAT/PLA/Talc的拉伸强度先下降后上升,标称应变由22.91%升至241.54%,再降至35.11%;弯曲模量从1.57 GPa逐渐提升至2.61 GPa。随着Talc含量的增大,PBAT/PLA/Talc复合材料的结晶温度升高,熔融温度有所降低。体系的黏度随Talc含量的增加呈现先下降后上升的趋势,Talc含量为5份时,PBAT/PLA/Talc复合材料的黏度最低。因此,Talc可改善PBAT、PLA的界面相容性,对复合材料熔体流动具有较大影响。     

PLA/PHBV共混改性研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV)共混物,研究了PLA/PHBV质量比以及滑石粉(Talc)含量对PLA/PHBV共混物性能的影响。结果表明,随着PHBV含量的增加,PLA/PHBV的结晶度先降低后升高,断裂伸长率提高了21.81%,冲击强度提高了35.9%,拉伸强度下降;随着Talc含量的增加,PLA/PHBV/Talc的结晶度增大,冲击强度提高了12.4%,但是断裂伸长率和拉伸强度有所下降;在不显著降低拉伸强度和弯曲强度的前提下,PHBV的含量为20%(质量分数,下同)且Talc含量为1.5%时,复合材料的力学性能最优。     

GMA对PBAT/PLA共混物结晶性能的影响

选用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)与聚乳酸(PLA)共混改性剂,采用转矩流变仪与差示扫描量热仪(DSC)研究GMA对PBAT/PLA共混物黏度及结晶性能的影响,并采用Jeziorny法对其进行结晶动力学分析。结果表明,在PBAT中加入PLA可以促进PBAT结晶,当PLA质量分数为10%时结晶速率最高;保持PBAT/PLA=8∶2不变,在PBAT/PLA共混物中加入GMA,GMA在共混物中起到增塑作用,使共混物黏度降低,加工性能提高,共混物中PLA玻璃化转变温度降低,PBAT结晶度提高,结晶速率下降。     

MMA-co-GMA增容PBAT/PLA共混材料结构与性能

利用甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物(MG)为相容剂,采用熔融共混法制备了聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)生物降解共混材料。MG中的环氧官能团与PBAT和PLA中的端基之间的增容反应生成PBAT-co-MG-co-PLA大分子相容剂提高二者之间的相容性。MG的加入导致PLA相的最大分解速率温度明显向高温方向移动,耐热性提高,而PBAT相最大分解速率温度几乎没有变化。MG的增容作用促进了PBAT相的均匀分散、较小的粒子尺寸和窄的分布。动态流变测试结果表明,PBAT/PLA/MG共混材料比PBAT/PLA共混物具有更高的复数黏度和储能模量,增容反应增加了界面相互作用和熔体强度。同PBAT/PLA共混材料相比,MG的增容作导致PBAT/PLA/MG共混物表现出更高的冲击韧性、断裂伸长率和拉伸强度。     

聚乙二醇二缩水甘油醚对PLA/PBAT共混材料相容性及性能的影响

以聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE）为相容剂与聚乳酸（PLA）和聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）通过转矩流变仪进行熔融共混。通过傅里叶变换全反射红外光谱仪（ATR-FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）等探究了不同含量PEDGDE对PLA/PBAT共混体系断面微观形貌、热性能、力学强度等性能的影响。结果表明,与未加PEGDGE的PLA/PBAT的共混体系相比,加入3份PEGDGE时,材料的断裂伸长率可由14.6%增加至38.9%,是PLA/PBAT的2.7倍。加入PEGDGE后,PLA/PBAT共混体系冷结晶向低温移动,且加入5份PEGDGE时,结晶度有明显提升。     

PBAT/PLA全生物降解薄膜的紫外光老化行为

采用挤出共混造粒、吹塑成型工艺制备了聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)/聚乳酸(PLA)全生物降解薄膜。研究了薄膜在紫外光老化过程中热性能和横纵向力学性能随老化时间的变化,并利用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对薄膜老化前后进行了表征。结果表明:在紫外光老化过程中,PBAT/PLA薄膜的横向拉伸强度和断裂拉伸应变均随着老化时间的延长不断减小,薄膜纵向拉伸强度和断裂标称应变随着老化时间的延长却先减小后增大,纵向的取向结晶结构有助于紫外光辐照交联的发生;紫外光老化更易发生在材料的无定型区,复合材料结晶度整体上不断增大。     

PBS/PBAT共混型全生物降解材料的制备及其性能研究

通过熔融共混法制备了聚丁二酸丁二醇酯（PBS）/聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）共混物,用熔体流动速率法、扫描量热法、X射线衍射、扫描电镜法及力学性能测试等手段研究了PBS/PBAT共混物的熔体流动性、结晶性能、力学性能以及共混物相容性。结果表明,随着PBAT含量的增加,PBS/PBAT共混体系的拉伸强度先升高后降低,断裂伸长率不断提高,冲击强度先降低后提高;当PBAT含量为20 %（质量分数,下同）时,与纯PBS相比,断裂伸长率提高10倍,冲击强度提高82 %,而拉伸强度仅仅降低6 %。     

聚乳酸/液态聚异丁烯共混物的研究

为了改善聚乳酸(PLA)材料的脆性,且不影响其可降解性,选择了低分子量液态聚异丁烯(LPIB)和PLA进行共混改性,研究了LPIB用量对PLA/LPIB共混物性能的影响。结果表明,LPIB可提高PLA的韧性,但降低了其拉伸强度,当LPIB质量分数为12%时,共混物的缺口冲击强度达到最高,为5.3 k J/m2,比纯PLA提高了近一倍;LPIB在PLA中起到异相成核的作用,可提高其结晶度。采用扫描电子显微镜观察了共混物的微观形态,发现PLA与LPIB两相是分离的。为提高两者的相容性,采用缩水甘油酯(GMA)接枝LPIB(LPIB-g-GMA)作为增容剂,并研究了其用量对PLA/LPIB/LPIB-g-GMA共混物性能的影响。结果表明,LPIB-g-GMA对PLA/LPIB共混物有一定的增容作用,可使其相界面变得模糊,相容性有明显提高;当PLA,LPIB与LPIB-g-GMA的质量比为88/2/10时,PLA/LPIB/LPIB-g-GMA共混物的缺口冲击强度和拉伸强度达到最大,与未加LPIB-g-GMA的共混物相比,分别提高了20.7%和13.8%;少量LPIB-g-GMA的加入会提高PLA/LPIB/LPIB-g-GMA共混物的结晶度,但其用量过高时,会降低共混物的结晶度。     

天然橡胶和纤维素纳米晶对聚乳酸的共混改性研究

通过在天然橡胶(NR)分子链上接枝丙烯酸丁酯(BA)制备接枝改性物NR-g-PBA,并将NR-g-PBA以及NRg-PBA和纤维素纳米晶(CNC)分别与聚乳酸(PLA)熔融共混,得到PLA/NR-g-PBA二元共混物和PLA/NR-g-PBA/CNC三元共混物。研究NR-g-PBA和CNC对共混物力学性能、结晶性能和热稳定性的影响。结果表明:与PLA相比,PLA/NR-g-PBA二元共混物的韧性提高,但拉伸强度降低;随着CNC用量增大,PLA/NR-g-PBA/CNC三元共混物的拉伸强度和拉断伸长率均呈先提高后降低趋势,PLA/NR-g-PBA/CNC共混物(CNC相对于PLA的质量分数为0. 005)的拉伸强度最高,PLA/NR-g-PBA/CNC共混物(CNC相对于PLA的质量分数为0. 01)的拉断伸长率最高;PLA/NR-g-PBA二元共混物和PLA/NR-g-PBA/CNC三元共混物的结晶温度和结晶度均比纯PLA有所提高;NR-g-PBA和CNC的引入有助于提高PLA的热稳定性。     

PLA/PBAT/沙柳三元木塑复合材料的制备及性能研究

为改善聚乳酸(PLA)基木塑复合材料中质硬、韧性差和耐热性差等缺点,以聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)作为改性树脂,制备PLA/PBAT/沙柳三元木塑复合材料。结果表明:PBAT加入量为树脂总量(PLA+PBAT)的50%时,木塑复合材料(WPC)的静曲强度、弹性模量和拉伸强度分别为30.86、3 042、13.47 MPa,冲击强度、维卡软化温度和热变形温度分别为4.74 kJ/m²、66.6℃和59.3℃。与未添加PBAT的样品相比,样品6的静曲强度、弹性模量和拉伸强度的保持率分别为60%、51%和54%,冲击强度提高80%,样品6的韧性得到明显改善;维卡软化温度和热变形温度升高5.9℃和2.5℃,样品6抵抗热变形能力得到增强。