聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的改性及其发泡材料的制备与研究

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聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是可完全生物降解的聚酯型高分子材料,在自然界微生物或酶的作用下能够最终降解为二氧化碳、水和甲烷等小分子物质,对环境友好。相比与其他可生物降解脂肪族聚酯,PBS具有许多优异的性能如良好的力学性能、加工性能、生物降解性能、耐热性能以及耐腐蚀性能等,因此在日常生活得到了广泛的应用。但是PBS是缩聚产物,分子量低,而且具有高度线性的分子结构,导致其熔融粘度低、脆性大,极大地限制了其在需要高粘度领域如发泡领域的加工应用,难以制备性能优异的发泡材料,因此有必要对PBS进行增粘改性。目前PBS发泡的研究较多,但是鲜有关于PBS发泡材料力学性能的研究。因此,本文拟制备具有一定力学强度的PBS发泡材料以扩大其应用范围。本文首先采用高粘度的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)对PBS进行共混增粘和增韧改性,选择了使PBS/EVA复合材料具有最优力学性能的PBS与EVA的配比;流变性能的结果显示EVA和DCP能够显著提高PBS的复数粘度;随后在发泡前用无转子硫化仪研究了发泡过程中交联和发泡的匹配问题,结果表明交联和发泡在160℃时能够很好的匹配;最后采用模压化学发泡的方法制备了PBS/EVA复合发泡材料,同时详细研究了DCP,发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)以及交联助剂TMPTMA对泡沫材料泡孔形态、物理机械性能和热性能的影响。结果表明,制备的发泡材料泡孔均匀,密度最低可达0.25g/cm~3;当DCP和AC含量均为2phr时,复合发泡材料具有最高的比弯曲强度。由于EVA不能生物降解,EVA的引入必然会导致PBS/EVA复合发泡材料降解性能的下降。因此向PBS/EVA复合材料中引入木粉一方面改善复合材料的生物降解性能,提高复合材料的熔融粘度,改善PBS的加工性能,同时也能够在一定程度上降低成本。然后加入DCP进一步提高其粘度。此外,为了改善木粉与PBS和EVA之间的相容性,还采用了硅烷偶联剂KH570对木粉进行处理,并在此基础上制备了PBS/EVA/木粉复合材料。研究了木粉含量以及KH570对PBS/EVA/木粉复合材料流变性能、力学性能、微观形貌的影响。结果显示木粉的加入能够显著提高PBS/EVA的复数粘度,为后续制备PBS/EVA/木粉复合发泡材料奠定基础;随着木粉含量的增加,PBS/EVA/木粉复合材料的拉伸强度先下降后上升;KH570的加入使得复合材料的流变性能、相容性以及力学强度略有提升,但是提升效果不明显。最后,在成功制备PBS/木粉、EVA/木粉复合发泡材料以及前文的研究基础上成功制备了PBS/EVA/木粉复合发泡材料,研究了木粉对发泡材料性能的影响。结果表明制备的发泡材料泡孔均匀而致密。随着木粉含量的增加,泡沫材料的拉伸强度呈先增加后降低的趋势,当木粉含量为20phr时,PBS/EVA/木粉复合发泡材料具有最大的拉伸强度(0.99MPa)。碱液降解性能结果表明泡沫材料中的微孔结构以及木粉能够促进其碱液降解。吸水率测试表明木粉的加入能够提高PBS/EVA/木粉复合发泡材料的吸水率,而EVA则会降低吸水率。
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