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碳酸鈣資訊
碳酸鈣含量對PBAT性能的影響
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點,近年來成為一大熱點,但PBAT的結晶度較高,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/碳酸鈣復合材料密度增加。
二、碳酸鈣含量對PBAT拉伸強度的影響
圖2為碳酸鈣含量對PBAT拉伸強度的影響,由圖可見,隨著碳酸鈣含量的增加,PBAT 的拉伸強度下降。當碳酸鈣含量為10 %時PBAT的拉伸強度下降到 14.45 MPa,相比純PBAT的拉伸強度21.18 MPa,下降了6.73 MPa,降幅達31.78 %。表明隨著碳酸鈣粒子的不斷加入,PBAT的分子結構連續性被打破,碳酸鈣粒子的連續性較差,降低了PBAT/碳酸鈣復合材料的承受應力,從而降低了拉伸強度。此外,PBAT與碳酸鈣的界面結合強度不佳也是 PBAT 拉伸強度下降的重要原因之一,有必要在后期開展加強PBAT與碳酸鈣的界面結合能力方面的研究。
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分子結構中由于酯基的存在,自身的柔順性較好。碳酸鈣作為無機材料,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,導致PBAT/碳酸鈣的復合材料的形變斷裂伸長率降低。
四、碳酸鈣含量對PBAT沖擊強度的影響
圖3為碳酸鈣含量對PBAT沖擊強度的影響,研究發現PBAT的沖擊強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,沖擊強度為 42.38 KJ/cm2,沖擊強度在碳酸鈣母粒含量在40 %時達到最高為57.67 KJ/m2。當碳酸鈣含量較低時被沖擊過的樣條缺口處會出現變形,當含量增加,沖斷試樣缺口會出現裂紋和銀紋,表明碳酸鈣粒子分散在PBAT/碳酸鈣復合材料中,在受到外力的作用下會產生集中應力,銀紋來吸收力,從而提高了復合材料的沖擊性能。此外,碳酸鈣作為無機剛性粒子,硬度和剛性要高于PBAT,當PBAT/碳酸鈣收到沖擊發生破壞時,相比于PBAT柔性基體,碳酸鈣剛性粒子的存在會使復合材料產生更高的反作用力,從而使PBAT的沖擊強度測試結果提高。
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》