Ảnh hưởng của kích thước hạt của canxi cacbonat biến tính axit stearic đến tính chất của màng tổng hợp PBAT
Polybutylen adipate / terephthalate (PBAT) là chất đồng trùng hợp của butylene adipate và butylene terephthalate, không chỉ có độ dẻo dai và ổn định tốt mà còn có khả năng phân hủy sinh học tuyệt vời, là vật liệu đóng gói màng bảo vệ môi trường xanh lý tưởng và nó cũng là một trong những chất được nghiên cứu nhiều nhất chất dẻo phân hủy sinh học.
Tuy nhiên, bản thân độ bền kéo của PBAT thấp, tốc độ phân hủy chậm, giá thành gấp 5 đến 6 lần polypropylene thông thường nên còn hạn chế trong việc ứng dụng và quảng bá. Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc làm thế nào để có được vật liệu phân hủy sinh học với hiệu suất vượt trội và chi phí thấp. Hầu hết các nghiên cứu là điều chế vật liệu composite xanh bằng cách trộn các chất độn tương đối rẻ với PBAT, đảm bảo đồng thời các đặc tính phân hủy của nó. Kiểm soát chi phí và mở rộng giá trị ứng dụng của nó trên thị trường.
Do giá thành rẻ và tác dụng dẻo dai nhất định đối với polyme, canxi cacbonat là một trong những chất độn polyme được sử dụng rộng rãi nhất. Sử dụng canxi cacbonat làm bột trám để điều chế vật liệu tổng hợp PBAT / canxi cacbonat đã trở thành một cách khả thi để giảm chi phí của PBAT. Bằng cách nghiên cứu các đặc tính của vật liệu tổng hợp bậc ba PLA / PBAT / nano canxi cacbonat, các tính chất nhiệt và vật lý của vật liệu tổng hợp được cải thiện đáng kể sau khi thêm nano canxi cacbonat. PBAT được làm đầy bằng canxi cacbonat, và người ta thấy rằng canxi cacbonat làm giảm đáng kể chi phí trong khi cải thiện các tính chất cơ học của composite. PBAT biến tính bằng canxi cacbonat siêu mịn, khi thêm 20% canxi cacbonat, vật liệu composite vẫn có tính chất vật lý tốt.
Việc sửa đổi bề mặt của ba loại canxi cacbonat với các kích thước hạt khác nhau được thực hiện với axit stearic, và màng composite PBAT / canxi cacbonat biến tính được tiếp tục điều chế bằng phương pháp trộn nóng chảy. Ảnh hưởng của đặc tính cơ và tính chất truyền hơi nước chứng tỏ:
(1) Qua phân tích kích thước hạt, phạm vi phân bố kích thước hạt của canxi cacbonat hoạt tính tương đối rộng, phân bố chủ yếu trong 1 ~ 20μm, kích thước hạt trung bình thể tích là 7,6μm; kích thước hạt của canxi cacbonat siêu mịn phân bố chủ yếu trong 0,2 ~ 5μm, kích thước hạt trung bình về thể tích. Đường kính là 1,5 μm; sự phân bố kích thước hạt của nano canxi cacbonat tương đối tập trung, phân bố chủ yếu trong 0,2-0,5 μm và kích thước hạt trung bình về thể tích là 0,34 μm. Thông qua phân tích FTIR, người ta xác nhận rằng axit stearic đã được phủ thành công trên bề mặt của canxi cacbonat, và canxi cacbonat biến tính đã được phân tán trong chất nền PBAT.
(2) Sau khi thêm canxi cacbonat biến tính, nhiệt độ kết tinh, độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy của PBAT được tăng lên. Khi canxi cacbonat hoạt hóa với kích thước hạt trung bình thể tích là 7,6 μm được thêm vào, nhiệt độ kết tinh đạt giá trị tối đa là 84,12 ° C, cao hơn 13,07 ° C so với PBAT tinh khiết; độ kết tinh cũng đạt mức tối đa, từ 10,4% PBAT tinh khiết đến 11,48%. Khi bổ sung canxi cacbonat nano biến tính, nhiệt độ nóng chảy đạt giá trị tối đa là 124,99 ° C.
(3) Các tính chất cơ học của màng tổng hợp PBAT / canxi cacbonat biến tính được cải thiện đáng kể, và với việc giảm kích thước hạt của canxi cacbonat biến tính, các tính chất cơ học dần dần tăng lên. Khi bổ sung canxi cacbonat nano biến tính với kích thước hạt trung bình thể tích là 0,34 μm, độ bền kéo của màng composite đạt giá trị lớn nhất là 19,9 MPa, cao hơn 10,07 MPa so với PBAT tinh khiết và biến dạng đứt gãy danh nghĩa đạt 551,8%, cao hơn PBAT thuần túy. Nó được tăng thêm 54% và độ bền xé góc phải tăng từ 72,5kN / m của PBAT nguyên chất lên 139,3kN / m.
(4) Tính chất ngăn cản hơi nước của màng được tăng cường sau khi thêm canxi cacbonat biến tính. Tốc độ truyền hơi nước của màng composite bổ sung canxi cacbonat hoạt tính là thấp nhất, là 232,3g / (m2 · 24h), thấp hơn 28,06 so với màng PBAT nguyên chất. %, hệ số thấm hơi nước tương ứng giảm 66,09%.