硅灰石填充PLA-PBAT共混體系的結(jié)構(gòu)與性能研究

硅灰石填充PLA-PBAT共混體系的結(jié)構(gòu)與性能研究

摘要：本研究旨在探究硅灰石填充PLA/PBAT共混體系的結(jié)構(gòu)與性能，以期為生物可降解材料的開發(fā)與應(yīng)用提供理論依據(jù)。通過添加不同比例的硅灰石填充劑到PLA/PBAT共混體系中，并通過多種測(cè)試手段對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行綜合評(píng)估，結(jié)果顯示硅灰石填充劑能夠顯著影響PLA/PBAT體系的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及形態(tài)結(jié)構(gòu)。隨著硅灰石填充劑含量的增加，PLA/PBAT復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和模量呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，而斷裂伸長(zhǎng)率則逐漸降低。熱重分析表明，硅灰石填充劑可提高PLA/PBAT共混體系的熱穩(wěn)定性，使其能夠在高溫環(huán)境下保持良好的力學(xué)性能。此外，掃描電鏡觀察結(jié)果顯示，硅灰石填充劑能夠有效提升PLA/PBAT共混體系的結(jié)晶度，進(jìn)一步增強(qiáng)其力學(xué)性能，并且形成了與聚合物基質(zhì)良好的界面相容性。

關(guān)鍵詞：硅灰石填充劑；PLA/PBAT共混體系；結(jié)構(gòu)；性能

1.引言

由于傳統(tǒng)塑料對(duì)環(huán)境和人類健康的不利影響，生物可降解塑料已成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。PLA（聚乳酸）和PBAT（聚縮丁二酸丁二醇酯）是兩種具有良好生物可降解性能的材料，其共混體系通常能夠在強(qiáng)度、韌性和成本等方面綜合優(yōu)化，因此備受關(guān)注。然而，PLA/PBAT共混體系的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性仍然需要進(jìn)一步改善，這對(duì)于其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大具有重要意義。

2.實(shí)驗(yàn)方法

本研究使用硼砂等添加劑通過溶液共混法制備了PLA/PBAT共混體系樣品，并在其中添加了不同比例的硅灰石填充劑。通過拉伸測(cè)試儀對(duì)樣品的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，熱重分析儀對(duì)樣品的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)估，掃描電鏡觀察了樣品的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

3.結(jié)果與討論

3.1力學(xué)性能

研究結(jié)果顯示，隨著硅灰石填充劑含量的增加，PLA/PBAT復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和模量呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。這可以歸因于硅灰石填充劑的加入有效增加了復(fù)合材料的剛性，但當(dāng)填充劑含量過高時(shí)，可能導(dǎo)致填充劑之間的聚集，從而削弱了力學(xué)性能。此外，斷裂伸長(zhǎng)率逐漸降低，也說明了填充劑對(duì)材料韌性的影響。

3.2熱穩(wěn)定性

通過熱重分析，我們發(fā)現(xiàn)硅灰石填充劑的加入可以提高PLA/PBAT復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。當(dāng)填充劑含量為10%時(shí)，樣品的熱分解溫度較純PLA/PBAT復(fù)合材料提高了10°C左右。這表明硅灰石填充劑的加入可以有效提高PLA/PBAT復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，使其能夠在高溫環(huán)境下保持較好的力學(xué)性能。

3.3形態(tài)結(jié)構(gòu)

通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，PLA/PBAT復(fù)合材料中添加硅灰石填充劑后，樣品呈現(xiàn)出更高的結(jié)晶度和更均勻的晶體分布。這說明硅灰石填充劑不僅能夠增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能，還能與聚合物基質(zhì)形成較好的界面相容性。這種界面相容性有助于提高材料的結(jié)晶度和機(jī)械性能。

4.結(jié)論

本研究通過添加不同比例的硅灰石填充劑到PLA/PBAT共混體系中，對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，硅灰石填充劑能夠顯著影響PLA/PBAT體系的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及形態(tài)結(jié)構(gòu)。適當(dāng)?shù)奶畛鋭┖靠梢蕴岣卟牧系牧W(xué)性能和熱穩(wěn)定性，而過高的填充劑含量可能對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。此外，填充劑的加入還能改善復(fù)合材料的結(jié)晶度和界面相容性。因此，在生物可降解材料的應(yīng)用中，可以考慮利用硅灰石填充劑來改善PLA/PBAT共混體系的綜合性能綜合上述研究結(jié)果，本研究發(fā)現(xiàn)硅灰石填充劑的加入可以顯著改善PLA/PBAT復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及形態(tài)結(jié)構(gòu)。適當(dāng)?shù)奶畛鋭┖磕軌蛱岣卟牧系臒岱纸鉁囟群土W(xué)性能，使其在高溫環(huán)境下仍能保持較好的性能。此外，填充劑的加入還能改善材料的結(jié)晶度和界面相容性。因此，硅灰石填充劑在生物可降解材料的應(yīng)用中具有潛在的