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碳酸鈣資訊
碳酸鈣含量對PBAT性能的影響
2022-07-20
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返回列表PBAT作為熱塑性生物可降解材料，由己二酸丁醇酯(PBA)與對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)縮聚而成，擁有良好的延展性、加工性能、安全性和可生物降解等諸多優(yōu)點，近年來成為一大熱點，但PBAT的結(jié)晶度較高，加工時黏度大，而且PBAT的售價較高，限制了PBAT的推廣使用。而碳酸鈣具有成本低，有助于塑料加工的特點，因此在PBAT中添加碳酸鈣可改善其加工使用性能和降低成本，但不同含量的碳酸鈣對PBAT性能有不同的影響，具體如下：
一、碳酸鈣含量對PBAT密度的影響
圖1為碳酸鈣含量對PBAT密度的影響，由圖可見PBAT純料的密度為1.21 g/cm3，隨著碳酸鈣含量的增加，PBAT的密度增大。當(dāng)碳酸鈣母粒含量為10 %時，密度為1.26 g/cm3，兩者之間相差0.05，密度有所提高。碳酸鈣母粒含量為40 %時，密度為1.44 g/cm3，上升幅度增大。碳酸鈣密度2.75 g/cm3，碳酸鈣的密度大于PBAT的密度，因此隨著碳酸鈣的增加PBAT/碳酸鈣復(fù)合材料密度增加。
二、碳酸鈣含量對PBAT拉伸強(qiáng)度的影響
圖2為碳酸鈣含量對PBAT拉伸強(qiáng)度的影響，由圖可見，隨著碳酸鈣含量的增加，PBAT 的拉伸強(qiáng)度下降。當(dāng)碳酸鈣含量為10 %時PBAT的拉伸強(qiáng)度下降到 14.45 MPa，相比純PBAT的拉伸強(qiáng)度21.18 MPa，下降了6.73 MPa，降幅達(dá)31.78 %。表明隨著碳酸鈣粒子的不斷加入，PBAT的分子結(jié)構(gòu)連續(xù)性被打破，碳酸鈣粒子的連續(xù)性較差，降低了PBAT/碳酸鈣復(fù)合材料的承受應(yīng)力，從而降低了拉伸強(qiáng)度。此外，PBAT與碳酸鈣的界面結(jié)合強(qiáng)度不佳也是 PBAT 拉伸強(qiáng)度下降的重要原因之一，有必要在后期開展加強(qiáng)PBAT與碳酸鈣的界面結(jié)合能力方面的研究。
三、碳酸鈣含量對PBAT斷裂伸長率的影響
斷裂伸長率指的是材料受到拉伸至斷裂時，拉伸斷裂后的伸長長度與拉伸前的原長度的比值稱斷裂伸長率。PBAT的斷裂伸長率隨著碳酸鈣含量的增加整體呈下降趨勢。碳酸鈣含量在30 %到40 %之間下降速度明顯大于碳酸鈣含量在0到30 %之間。PBAT分子結(jié)構(gòu)中由于酯基的存在，自身的柔順性較好。碳酸鈣作為無機(jī)材料，分子量較小，自身幾乎無形變能力。此外，碳酸鈣粒子加入PBAT中，降低了大分子鏈的運動能力和力的傳遞，導(dǎo)致PBAT/碳酸鈣的復(fù)合材料的形變斷裂伸長率降低。
四、碳酸鈣含量對PBAT沖擊強(qiáng)度的影響
圖3為碳酸鈣含量對PBAT沖擊強(qiáng)度的影響，研究發(fā)現(xiàn)PBAT的沖擊強(qiáng)度隨著碳酸鈣含量的增加而增大。純料PBAT樣條韌性為39.36 KJ/m2，碳酸鈣母粒含量為10 %時，沖擊強(qiáng)度為 42.38 KJ/cm2，沖擊強(qiáng)度在碳酸鈣母粒含量在40 %時達(dá)到最高為57.67 KJ/m2。當(dāng)碳酸鈣含量較低時被沖擊過的樣條缺口處會出現(xiàn)變形，當(dāng)含量增加，沖斷試樣缺口會出現(xiàn)裂紋和銀紋，表明碳酸鈣粒子分散在PBAT/碳酸鈣復(fù)合材料中，在受到外力的作用下會產(chǎn)生集中應(yīng)力，銀紋來吸收力，從而提高了復(fù)合材料的沖擊性能。此外，碳酸鈣作為無機(jī)剛性粒子，硬度和剛性要高于PBAT，當(dāng)PBAT/碳酸鈣收到?jīng)_擊發(fā)生破壞時，相比于PBAT柔性基體，碳酸鈣剛性粒子的存在會使復(fù)合材料產(chǎn)生更高的反作用力，從而使PBAT的沖擊強(qiáng)度測試結(jié)果提高。
資料來源：《馮潮. 碳酸鈣含量對PBAT物理性能的影響【J】.廣東化工，2022，49（02）：33-35》
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