【摘要】：随着农业地膜使用量的增加,所造成的“白色污染”问题也日趋严重,可生物降解地膜是解决此类问题的根本途径,因此近年来关于可生物降解地膜的研究与应用越来越受到人们的关注。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是近几年新兴的全生物降解树脂,属于合成型脂肪族-芳香族共聚酯。由于PBAT自身熔体粘度较大,难以吹塑加工,通常与其他可生物降解树脂进行共混。聚乳酸(PLA)全生物降解树脂具有较高的弹性模量、刚性和热塑性,可与PBAT进行共混改性,改善上述问题。为进一步促进PBAT/PLA两种材料的相容性,本论文优选反应型增容改性剂,采用熔融共混制备PBAT/PLA复合材料,并进行了一系列表征,相关研究内容和结果如下。1.筛选含有环氧基团的增容剂CE-SZ01和扩链剂ADR4370S分别对PBAT/PLA树脂进行增容改性,PBAT:PLA配比为80:20,增容剂CE-SZ01的添加量为0%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%;扩链剂ADR4370S添加量为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%。PBAT/PLA/CE-SZ01采用转矩流变仪熔融共混,共混温度为190 ~oC,共混时间为8min,混合后经平板硫化机压制成片。PBAT/PLA/ADR4370S采用双螺杆挤出机熔融共混,熔融段温度为190 ~oC,剪切造粒后,利用粒料吹制成厚度为10μm的地膜,挤出机各段温度设置为130 ~oC,140 ~oC,150 ~oC,135 ~oC。2.对改性后的PBAT/PLA共混母料进行了熔体流动速率测试(MFI)、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TG)、动态热力学分析(DMA)、拉伸测试和光学性能测试等一系列性能表征。3.SEM表明经过增容剂CE-SZ01改性后的共混物从不相容的海岛形态转变为共连续结构,提高了两相之间的相容性。DSC、TG等热性能分析表明,增容剂的加入并没有对PBAT/PLA共混物的热稳定性造成影响。DMA和拉伸测试表明当增容剂的添加量达到1.2%时,材料的断裂伸长率增加了287%,同时弹性模量下降58.9%,表明增容改性后共混材料软而韧,更加适合生产制备薄膜类产品的材料。4.与未改性的PBAT/PLA共混物相比,添加扩链剂ADR4370S后的PBAT/PLA共混物熔体流动速率从7.34 g/10 min降低到1.75 g/10 min,PBAT/PLA共混物的熔体强度显著提高,更加适合挤出加工;SEM结果显示,随着添加扩链剂含量的增加,PBAT、PLA两相之间的界面逐渐变得模糊,分散相PLA的粒径也逐渐变小,相容性改善。XRD结果说明扩链剂的加入并没有引起基体树脂晶体形态发生明显改变。拉伸测试表明,扩链剂的添加量在0.4%-0.8%时,地膜的横、纵向各向异性减弱。当扩链剂添加0.8%时,降解地膜拉伸强度横向和纵向分别提高30.0%和18.1%,地膜纵向断裂标称应变由原来 的53.6%提高到130.1%,纵横向直角撕裂强度趋于一致,分别为132和133 N/mm,表明扩链剂ADR4370S改性后PBAT/PLA生物降解地膜具有较好的机械性能。光学性能测试表明扩链剂增容改性对薄膜透光率影响不大,但是雾度随增容剂含量增加而增大,可能是由于均匀分散的PLA相对光线产生的散射或漫反射造成的。
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