晶須增強PPC-PBS復(fù)合材料的力學(xué)性能與熱穩(wěn)定性的研究.pdf

1、生物降解聚酯樹脂具有良好的降解性和生物相容性，是寄予期望替代通用樹脂的一類綠色環(huán)保材料。目前已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并被應(yīng)用的有聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚碳酸業(yè)丙酯(PPC)等。它們可采用化石原料的裂解產(chǎn)物或生物質(zhì)高分子經(jīng)發(fā)酵分解得到的產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)工藝合成的方法制備。有些材料如PHA等還可以通過生物合成。生物降解聚酯樹脂主要用于包裝、餐具、農(nóng)用薄膜以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。其中，PBS的力學(xué)

2、強度和加工性能與低密度聚乙烯相似，用共聚或共混方法改性PBS以實現(xiàn)性能增強和降低成本，提高應(yīng)用范圍等研究受到關(guān)注。以無機填料對PBS共混改性是重要的手段之一，而解決PBS與無機填料的界面問題是該領(lǐng)域研究的熱點和難點。聚碳酸亞丙酯(PPC)具有完全生物降解性，良好的氧阻隔性，儲能模量高等特點，但熱穩(wěn)定性差，PPC與其它生物降解材料共混復(fù)合在包裝及某些特殊領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。
　　本論文以無機碳酸鈣晶須(CCW)、硫酸鈣品須(CS

3、W)和鎂鹽晶須(MSW)等為填料，采用熔融共混技術(shù)手段制備了無機晶須增強的PPC/PBS復(fù)合材料。應(yīng)用FT-IR、XPS、TG、DSC等技術(shù)探索了晶須填料，偶聯(lián)劑和環(huán)氧樹脂對晶須填料表面修飾前后復(fù)合材料的力學(xué)性能、界面特性和熱穩(wěn)定性等的影響。研究結(jié)果表明:CSW、CCW對PBS有增強作用，并且能夠在一定程度上提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，改善結(jié)晶性能，偶聯(lián)劑改性后，復(fù)合材料的力學(xué)性能有所提升，兩種晶須對復(fù)合材料的彎曲強度提高明顯。MSW、CS

4、W以及CCW在很大程度上能提高PPC的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，CSW對PPC的力學(xué)性能提高最大，但是在材料加工過程中容易造成PPC的降解。MSW能夠較大幅度的提高PBS/PPC復(fù)合物的力學(xué)性能，偶聯(lián)劑和環(huán)氧樹脂改性可以使MSW的表面疏水性得到提高，環(huán)氧樹脂包覆偶聯(lián)劑改性的MSW表面疏水性最佳。力學(xué)性能測試結(jié)果顯示，在MSW添加量為30wt％時并經(jīng)環(huán)氧樹脂和偶聯(lián)劑復(fù)合改性的MSW/PBS/PPC復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳，此時彎曲強度為61.78

5、MPa，拉伸強度為35.63MPa。熱降解動力學(xué)研究結(jié)果表明:環(huán)氧樹脂表面處理MSW可以提高PBS/PPC復(fù)合材料的熱降解活化能，從而提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。結(jié)晶動力學(xué)研究結(jié)果說明在MSW添加量為5wt％，結(jié)晶冷卻速率為2℃·min-1時，偶聯(lián)劑、環(huán)氧樹脂以及偶聯(lián)劑環(huán)氧樹脂協(xié)同改性的M-MSWPBS/PPC復(fù)合材料的結(jié)晶度分別為33.22％，33.66％、33.44％，相比于未改性的MSWPBS/PPC復(fù)合材料的結(jié)晶度分別提高了0.72