PLA和PBAT改性技术:用硅灰石填充,可以增强增韧
生产全降解塑料原料是目前研究、工业化生产技术为成熟、并且在周围环境中可以生物降解的一种脂肪族聚酯材料。然后,生产全降解塑料原料因其自身的高脆性、低降解速率、以及耐热性差等缺陷,限制了其应用推广。
因此,为了克服上述局限性,国内外的科研工作者通过化学改性、物理改性以及物理-化学协同改性等手段对PLA进行结构调控,以此提升生产全降解塑料原料的综合性能。
生产全降解塑料原料是由己二酸丁二酯(PBA)和对苯二甲酸丁二酯(PBT)无规共聚生成的脂肪族-芳香族共聚酯,由于其具有高断裂伸长率,高冲击强度和可生物降解性,因此被广泛用于增韧改性PLA。
为了降低生产成本,成功制备出综合性能较好的PLA基复合材料,张云飞在前人的工作基础上,利用硅灰石填充改性PLA/PBAT共混体系,并系统研究了硅灰石对PLA/PBAT复合材料的结构及性能的影响。
FTIR结果表明,硅灰石与PLA/PBAT共混物之间没有发生明显的化学键合,其在PLA/PBAT共混物中是一种物理分散。
FESEM照片显示,硅灰石在PLA/PBAT/硅灰石复合材料中形成了取向排列,并且随着硅灰石含量的增加,硅灰石与PLA/PBAT相之间的界面粘附力减弱;DSC分析显示,硅灰石的加入促进了PLA的结晶,使得其熔融温度向高温方向移动。添加少量硅灰石可以提高复合材料的力学性能,当添加1份硅灰石时,复合材料的拉伸强度从41.08?MPa增至44.89?MPa,缺口冲击强度从67.89?kJ/m2增至70.32?kJ/m2。
PLA的行业应用
在石油资源日益枯竭和***提倡低碳环保的大背景下,生物塑料在资源利用和可降解等方面比传统塑料具有的优势。作为生物塑料家族中的当家品种,PL生产全降解塑料原料以其良好的相容性和可降解性受到各方青睐。聚乳酸也称为聚丙交酯,是以乳酸为原料生产的新型聚酯材料。因为用于生产聚乳酸的原料--乳酸是由玉米、木薯等的淀粉经微生物发酵方法制备,再经过化学合成形成聚乳酸,而废弃的聚乳酸可以通过堆肥等方法在微生物的作用下可彻底降解为CO2和H2O,因此生产全降解塑料原料是一种资源可再生的合成生物塑料材料。
生产全降解塑料原料的应用十分广泛,可用于加工从工业到民用的各种塑料制品,包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布,也可加工成农用织物、***织物、卫生用品和帐篷布等,市场前景十分看好。聚乳酸在领域也应用广泛,可生产一次性输液用具、免拆型***缝合线、骨钉等,还可用于缓释剂等等。
生产全降解塑料原料作为目前产业化成熟、产量、应用广泛、价格的生物基塑料,是未来有希望撼动石油基塑料传统地位的降解材料,也将成为生物塑料的主力军。
TPS淀粉基降解材料吹膜工艺
淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成,亲水性极强,直接加热时没有塑化熔融的过程。
因此,常向热塑性淀粉中添加小分子塑化剂,通过塑化剂使淀粉能够在挤出、注塑等高温剪切作用下表现出热塑性。这个过程称为淀粉改性或者淀粉热塑性处理,改性后的原料一般成为热塑性淀粉(TPS)。
将粒度d50为4.95μm的玉米淀粉放入115℃的KFP-1000L干燥箱内,烘干8小时,使水分含量在900ppm以内,将甘油和淀粉按照100:30比例在高混机中混合均匀,之后投料入长径比36:1、直径40mm的同向双螺杆挤出机中,经过水槽冷切、拉条、造粒。挤出机各段温度设定为120~210℃,挤出机电机转速为150rpm。切粒后制得热塑性淀粉粒料(TPS),在90℃干燥箱内烘干至水分含量低于800ppm后密闭包装后待用。
了弥补单一淀粉材料性能的不足,通过将热塑性淀粉TPS与生产全降解塑料原料类的脂肪族共聚酯PBSA进行共混改性,以提高淀粉基生产全降解塑料原料的拉伸强度和耐撕裂性等物理力学性能。
为了弥补单一淀粉材料性能的不足,通过将热塑性淀粉TPS与生物降解类的脂肪族共聚酯PBSA进行共混改性,以提高淀粉基降解塑料的拉伸强度和耐撕裂性等物理力学性能。
将不同试验的材料分别投入MB-900吹膜机内,在不同温度、螺杆转速条件下熔融挤出吹膜收卷。薄膜厚度调整为15μm,样品在23℃和50%RH环境下状态调节4h。分别投料进行吹膜试验的材料有:PBAT-A/B/C 、PBSA-A/B/C 。试验中不同的吹胀比DDR按照吹制不同的产品宽度调节,不同的牵引比通过更换不同间隙的口模吹制相同厚度和宽度的薄膜来实现。