论文摘要
随着环境的日趋恶化和人们对生活品质追求的提高,可生物降解材料越来越受到人们的关注和重视,已成为当前研究的热点。PLA作为一种重要的可生物降解材料,具有机械强度高、可塑性良好等优点,其生产原料可来自谷物、植物秸秆等可再生资源,彻底摆脱了对石油资源的依赖。在全球环境污染和资源匮乏的严峻形势下,开发PLA等降解聚合物具有重要的社会意义和经济价值。然而PLA在加工使用中,普遍存在着质硬且脆、热变形温度低和熔体强度低等弊端,严重制约了PLA的应用,因此需进行必要的改性。通过熔融共混分别制备PLA/PHA/Kaolin10、PLA/PBAT/Kaolin10纳米复合材料,利用DSC、DMA、旋转流变仪、万能拉力机、扫描电镜等对复合材料的结晶、动态力学性能、流变行为、力学性能以及体系表面结构等进行了研究。同时还探讨了纯高岭土对PLA/PHA基体,酞酸酯偶联剂含量对PLA/PHA/Kaolin体系的流变性能、力学性能以及蠕变的影响。随着Kaolin10添加量的增多,PLA/PHA/Kaolin10的冷结晶温度逐渐变小,降低了12.5℃,结晶能力有所提高；结晶度由21.65%增加到35.22%,增加了62.68%。DMA结果显示,共混体系的玻璃化转变温度出现先增大后减小的变化。熔融态下,共混体系的粘度随剪切速率的增大而减小,属假塑性流体；共混体系储能模量（G’）和损耗模量（G"）随着Kaolin10的增多而逐渐变小。当共混体系中改性Kaolin10添加量为4%时,材料的缺口冲击强度有明显的改善。利用SEM发现,少量Kaolin10可以均匀地分散在PLA/PHA基体中并能显著提高共混体系的韧性。Kaolin10的加入对PLA/PBAT基体的结晶、流变行为和力学性能等产生了较大影响。随着Kaolin10的增多,Tg逐渐降低,表明分子链运动能力增强；共混体系的起始结晶温度和冷结晶温度大幅降低,结晶能力有较大提高。此外,体系的熔融峰由单峰变为双峰,且Tml随Kaolin10的增加而逐渐降低,高温峰值则逐渐变强。当Kaolin10的添加量为2%时,样品的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率均达到最大,表明适量Kaolin10起到了增强增韧的效果。冲击强度测试与拉伸测试结果相符。在PLA/PHA基体中加入纯高岭土提高了体系的G和G",纳米粒子过多容易团聚,增强作用不明显。引入2%的高岭土可以增强PLA/PHA基体的稳定性,尤其是在高温度下。在185。C以下,PLA/PHA/G2更易软化而具有更好的加工性能。纯高岭土能增加PLA/PHA基体的拉伸模量,但却使体系变得更脆。加入纯高岭土,材料的应变量减小,表明高岭土提高了体系的抗形变能力。随着偶联剂的增多,PLA/PHA/Kaolin体系的G和G"明显减小,过量偶联剂的引入会降低体系线性-非线性转变的临界应变。190℃下,各体系至少在30min内能保持较稳定的线性粘弹行为。Kaolin5的加入提高了PLA/PHA基体的模量和柔韧性,表现出强而韧的特点,偶联剂过多后,基体反而变的很脆。加入Kaolin5,基体的最终应变量降至1.08%,表明材料已具有良好的抗蠕变性,偶联剂过量引入会使体系的尺寸稳定性变差。
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