协同增容PLA/PBAT复合体系的制备与性能研究

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聚乳酸(PLA)可由玉米、玉米秸秆、甘蔗、木薯、厨房垃圾,动物排泄物等经发酵后产生的乳酸缩聚而成,生物来源性好、可完全生物降解,但脆性大、生物降解速率慢等缺陷限制了其在包装材料、一次性塑料制品和薄膜领域的应用;聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)具有韧性好、生物降解速率快等优势,但强度较低,光泽性差。以PLA和PBAT制得复合体系,可以使二者优势互补、取长补短。但PLA和PBAT的溶度参数相差较大,导致其相容性差,因此本文采用相容剂复配的方式,分别以乙烯-醋酸乙烯酯接枝马来酸酐(EVA-g-MAH)和乙烯-丙烯酸正丁酯(EBA)复配、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)和乙烯-丙烯酸正丁酯(EBA)复配增容PLA/PBAT复合体系,最后以POE-g-MAH和EBA复配提高PLA/PBAT/淀粉共混体系的相容性和力学性能。对于以EVA-g-MAH和EBA复配增容的PLA/PBAT复合体系,EVA-g-MAH和EBA的加入使PLA/PBAT复合体系的断面和孔洞内部粗糙程度增加,显著提高了材料的拉伸韧性和抗冲击性能,促进PLA相和PBAT相相容效果明显。支化结构、分子量、分子量分布等进一步改善了熔体的粘性、弹性和热稳定性,且对复合体系的T_g、T_m和结晶性能未造成明显影响。对于以POE-g-MAH和EBA复配增容的PLA/PBAT复合体系,POE-g-MAH的加入提高了PBAT在PLA基体中的分散性,两种相容剂的协同作用使材料形成了粗糙的断面和孔洞,增加了材料在拉伸和冲击过程中所需的能量,增容后,复合体系的冲击韧性可达32.4KJ/m~2,提升了431.1%,断裂伸长率也从22.4%提高到了81.8%,复合体系相容性显著提升。从流变测试、差示扫描量热(DSC)测试、热失重(TG)测试分析结果可知:随着相容剂的加入,复合体系形成了支化结构,结晶度和热稳定性均明显提升。对于以POE-g-MAH和EBA复配增容的PLA/PBAT/淀粉共混体系,复配相容剂能够提高PLA/PBAT/淀粉共混体系的相容性,改善淀粉在PLA/PBAT中的分散状态,当加入淀粉25%,加入相容剂后,共混体系的断裂伸长率和冲击强度仍然可达7.6%和5.8 KJ/m~2。由流变测试、差示扫描量热(DSC)测试、热失重(TG)测试分析结果可知:相容剂能够提高PLA/PBAT/淀粉共混体系的粘性、弹性和热稳定性,淀粉可作为晶核提高PLA的结晶性能。
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