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纳米粒子_反应性增容协同增强增韧PLA_PBAT不相容共混物相形态调控及机理研究

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纳米粒子_反应性增容协同增强增韧PLA_PBAT不相容共混物相形态调控及机理研究

摘要:

聚乳酸(PLA)是一种可再生可生物降解的聚酯材料,具有优异的机械强度和生物相容性,是传统石油基高分子材料的最佳替代品。然而PLA本身延展性差,冲击强度低,限制了它的应用和发展。反应性共混主要通过加入交联剂或扩链剂,与共混两相之间的分子链或端基发生化学反应,原位生成具有两相分子链结构的共聚物可实现原位增容,是大幅度改善PLA基材料韧性的行之有效策略。

纳米粒子_反应性增容协同增强增韧PLA_PBAT不相容共混物相形态调控及机理研究

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创建时间: 2021-09-13 11:16:00

分类:研发

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摘要:

聚乳酸(PLA)是一种可再生可生物降解的聚酯材料,具有优异的机械强度和生物相容性,是传统石油基高分子材料的最佳替代品。然而PLA本身延展性差,冲击强度低,限制了它的应用和发展。反应性共混主要通过加入交联剂或扩链剂,与共混两相之间的分子链或端基发生化学反应,原位生成具有两相分子链结构的共聚物可实现原位增容,是大幅度改善PLA基材料韧性的行之有效策略。

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聚乳酸(PLA)是一种可再生可生物降解的聚酯材料,具有优异的机械强度和生物相容性,是传统石油基高分子材料的最佳替代品。然而PLA本身延展性差,冲击强度低,限制了它的应用和发展。反应性共混主要通过加入交联剂或扩链剂,与共混两相之间的分子链或端基发生化学反应,原位生成具有两相分子链结构的共聚物可实现原位增容,是大幅度改善PLA基材料韧性的行之有效策略。

选取具有优异柔韧性的可生物降解的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)可对PLA进行增韧改性,以多官能团环氧低聚物(ADR)为反应性增容剂,通过反应性共混提高了PLA/PBAT共混体系的界面相容性以提高材料的韧性。共混过程中,ADR的环氧基团与PLA、PBAT组分的端羧基和/或端羟基反应,原位生成了生成PLA-g-PBAT支化共聚物,改善了组分的相容性,提高体系的熔体强度和黏弹性。通过原位反应性增容,增强了PLA/PBAT界面粘附力,共混物相形态由“海-岛”结构向双连续结构转变,有利于材料在受力过程的能量耗散。仅添加0.75wt%的ADR使得PLA/PBAT(60/40)共混物的冲击强度和断裂伸长率达到15.3kJ/m2和421.2%,拉伸强度降至33.2MPa。采用反应性共混通过体系相形貌的调控实现了对PLA/PBAT共混物的增韧改性。

为提高增容效率,在反应性共混中引入羧基化多壁碳纳米管(CNTs),与ADR及PLA、PBAT分子链发生开环反应并生成以CNTs为骨架的PLA-g-PBAT支化共聚物,热力学作用促使支化共聚物倾向于分散在PLA/PBAT的界面上,提高体系的熔体强度和粘弹性,在降低界面张力的同时提高界面层强度,进一步增强界面粘附力以提高增容效率和受力过程中的能量耗散;部分CNTs通过ADR连接后诱导未参与反应的CNTs在连续相PBAT中形成NPs-NPs网络,阻碍裂纹的发展和扩散。协同效应的量化表征验证了这两类分散情况不同的CNTs产生了较强的协同增强增韧作用(协同效率达到3.05),材料的冲击强度和断裂伸长率达到34.92kJ/m2和498%,约为纯PLA的15.5倍和38.0倍,同时拉伸强度提高至42.8MPa。CNTs引入通过增强界面层强度提高了反应性共混对PLA/PBAT共混物的增容效率,实现了纳米粒子/反应性增容产生的协同增强增韧作用。

 

 

 

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    发布时间: 2021-09-13 09:32:40

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