تأثیر اندازه ذرات کربنات کلسیم اصلاح‌شده با اسید استئاریک بر ویژگی‌های فیلم‌های کامپوزیتی PBAT
پلی بوتیلن آدیپات/ترفتالات (PBAT) کوپلیمری از بوتیلن آدیپات و بوتیلن ترفتالات است که نه تنها دارای چقرمگی و پایداری خوب است، بلکه دارای تجزیه پذیری زیستی عالی است، یک ماده بسته بندی فیلم محافظ محیط زیست سبز ایده آل است و همچنین یکی از مورد مطالعه ترین ها است. پلاستیک های زیست تخریب پذیر
با این حال، استحکام کششی خود PBAT کم است، سرعت تخریب آهسته است و قیمت آن 5 تا 6 برابر پلی پروپیلن معمولی است، بنابراین در کاربرد و تبلیغ محدود است. پژوهش حاضر بر چگونگی به دست آوردن مواد زیست تخریب پذیر با عملکرد برتر و هزینه کم تمرکز دارد. بیشتر تحقیقات برای تهیه مواد کامپوزیتی سبز با ترکیب پرکننده‌های نسبتا ارزان با PBAT است که در عین حال از خواص تجزیه‌پذیر آن اطمینان می‌یابد. کنترل هزینه ها و گسترش ارزش کاربرد آن در بازار.
کربنات کلسیم به دلیل قیمت پایین و خاصیت سفت کنندگی خاص بر روی پلیمرها، یکی از پرکاربردترین پرکننده های پلیمری است. استفاده از کربنات کلسیم به عنوان پودر پرکننده برای تهیه مواد کامپوزیتی PBAT/کربنات کلسیم به روشی عملی برای کاهش هزینه PBAT تبدیل شده است. با مطالعه خواص کامپوزیت های سه تایی کربنات PLA/PBAT/نانو کلسیم، خواص حرارتی و فیزیکی کامپوزیت ها پس از افزودن نانو کربنات کلسیم تا حد زیادی بهبود می یابد. PBAT با کربنات کلسیم پر شد و مشخص شد که کربنات کلسیم به طور قابل توجهی هزینه را کاهش می دهد در حالی که خواص مکانیکی کامپوزیت را بهبود می بخشد. PBAT اصلاح شده با کربنات کلسیم بسیار ریز، هنگام افزودن 20٪ کربنات کلسیم، مواد کامپوزیت هنوز خواص فیزیکی خوبی دارند.
اصلاح سطح سه نوع کربنات کلسیم با اندازه‌های ذرات مختلف با اسید استئاریک انجام شد و فیلم کامپوزیت کربنات کلسیم اصلاح‌شده PBAT با روش اختلاط مذاب تهیه شد. اثرات خواص مکانیکی و خواص انتقال بخار آب نشان می دهد که:
(1) از طریق تجزیه و تحلیل اندازه ذرات، محدوده توزیع اندازه ذرات کربنات کلسیم فعال نسبتا گسترده است، عمدتا در 1 ~ 20μm توزیع می شود، اندازه متوسط حجم ذرات 7.6μm است. اندازه ذرات کربنات کلسیم بسیار ریز عمدتاً در 0.2 ~ 5μm، حجم متوسط اندازه ذرات توزیع می شود. قطر 1.5 میکرومتر است. توزیع اندازه ذرات نانو کربنات کلسیم نسبتاً متمرکز است، عمدتاً در 0.2-0.5 میکرومتر توزیع شده است و اندازه متوسط حجم ذرات 0.34 میکرومتر است. از طریق تجزیه و تحلیل FTIR، تایید شد که اسید استئاریک با موفقیت روی سطح کربنات کلسیم پوشش داده شده است، و کربنات کلسیم اصلاح شده در ماتریس PBAT پراکنده شده است.
(2) پس از افزودن کربنات کلسیم اصلاح شده، دمای کریستالیزاسیون، تبلور و دمای ذوب PBAT افزایش می یابد. هنگامی که کربنات کلسیم فعال با اندازه متوسط حجمی ذرات 7.6 میکرومتر اضافه شد، دمای تبلور به حداکثر مقدار 84.12 درجه سانتیگراد رسید که 13.07 درجه سانتیگراد بالاتر از PBAT خالص بود. بلورینگی نیز به حداکثر رسید، از 10.4٪ PBAT خالص به 11.48٪. هنگامی که نانو کربنات کلسیم اصلاح شده اضافه شد، دمای ذوب به حداکثر مقدار 124.99 درجه سانتیگراد رسید.
(3) خواص مکانیکی فیلم‌های کامپوزیت کربنات کلسیم اصلاح‌شده PBAT به طور قابل توجهی بهبود یافت و با کاهش اندازه ذرات کربنات کلسیم اصلاح‌شده، خواص مکانیکی به تدریج افزایش یافت. هنگامی که نانو کربنات کلسیم اصلاح شده با اندازه متوسط حجم ذرات 0.34 میکرومتر اضافه شود، استحکام کششی فیلم کامپوزیت به حداکثر مقدار 19.9 مگاپاسکال می رسد که 10.07 مگاپاسکال بیشتر از PBAT خالص است و کرنش نامی شکست. به 551.8 درصد می رسد که بالاتر از PBAT خالص است. 54 درصد افزایش یافته است و قدرت پارگی زاویه راست از 72.5kN/m PBAT خالص به 139.3kN/m افزایش یافته است.
(4) خاصیت بازدارندگی فیلم در برابر بخار آب پس از افزودن کربنات کلسیم اصلاح شده افزایش می یابد. نرخ انتقال بخار آب فیلم کامپوزیتی که کربنات کلسیم فعال را اضافه می کند کمترین میزان است که 232.3 گرم در (m2·24h) است که 28.06 کمتر از فیلم PBAT خالص است. درصد، ضریب نفوذپذیری بخار آب مربوطه 66.09 درصد کاهش یافت.