一种新型相容剂对PBT/GF复合材料力学性能的影响
新型增容剂增容PC_PBT的研制及应用_李雄武
新型增容剂增容PC/PBT的研制及应用李雄武 邓如生 陈如意 吕国平(株洲时代新材料科技股份有限公司,株洲 421007)摘要 研究了丙烯酸酯与羧基双官能化的乙烯类弹性体(RC)对聚碳酸酯(PC)/聚对苯二甲酸丁二酯(PBT) (质量比为80 20)共混体系相容性和力学性能的影响,比较了RC与其它增容剂的增容效果。
结果表明,R C的加入改善了PC/PBT两相间的相容性;当RC的用量为5份时,PC/PBT的缺口冲击强度达到76.3kJ/m2,为纯PC/PBT的8.3倍;用RC增容PC/PBT制备的汽车门把手质量良好,已得到客户认可,该材料还可用于其它要求冲击强度高和耐腐蚀的汽车内外饰件。
关键词 增容剂 增韧 聚碳酸酯 聚对苯二甲酸丁二酯聚碳酸酯(PC)因具有良好的力学性能、电绝缘性能、尺寸稳定性及耐热性等优点而被广泛应用于电子电器、光学、医疗器械及汽车工业等诸多领域。
但是由于PC存在着熔体粘度高、加工流动性差、易应力开裂及不耐溶剂等缺点,从而限制了其进一步的实际应用。
聚对苯二甲酸丁二酯(PB T)是一种结晶速度较快的热塑性工程塑料,熔体流动性好,耐溶剂性优异,将PC和PBT共混改性,可以实现优势互补,从而使PC/PBT成为工业应用价值较高的共混物。
PC为非结晶聚合物,而PBT为结晶聚合物, PC/PB T属典型的非结晶与结晶聚合物共混体系,其界面粘合不良,冲击强度低。
为了得到高性能的PC/PB T共混物,很多学者对PC/PBT的增容剂进行了大量研究,如采用(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物(E/ VAC)[1]、 核-壳 结构的丙烯酸酯类(ACR)[2]和聚乙烯接枝马来酸酐[3]等作为共混体系的增容剂(或抗冲改性剂),其中丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能化的乙烯类弹性体[4-5](如AX8900)在PC/PB T中的使用效果相对较好。
笔者采用丙烯酸酯与羧基双官能化的乙烯类弹性体(RC)作为增容剂,研究了其对PC/PBT性能的影响。
相容剂含量对PBT/PC/CaCO3力学性能影响
( 南理 T 大 学 工 业 装 备与 控 制 工 程 学 院 , 东 广 州 , [60 华 广 504 )
摘 要 : 察 了 相 容剂 含 量 对 P T/ C Ca O3 聚对 苯 二 甲 酸 丁 二 醇 酯 / 考 B P/ C ( 聚碳 酸 酯/ 酸 钙 ) 合 材 料 拉 伸 和 冲 击 性 能 的 碳 复 影 响 。结 果 表 明 , 相 容剂 的质 量 分 数 为 2 时 , 当 复合 体 系 力学 性 能 的 综 合 效 果 达 到 最佳
关 键 词 : 相 窖 剂 聚 对苯 二 甲酸 丁 二 醇 酯 聚碳 酸 酯 碳 酸 钙 复合 材 料 力 学 性 能
I fu nc fCo n l e e o mpa i ii e n e t o e h n c lPr pe te t b lz r Co t n n M c a i a o r i s
测试 的试样 。 13 仪器及 方 法 .
强 、 机 粒 子 填 充 或 与 其 他 树 脂 共 混 进 行 改 无
性 1 。聚碳酸酯 ( C 具 有 良好 的 力学 性 能 和 P )
加工性 能 。碳 酸钙 ( a O ) 改 善树 脂 的 刚性 CC 。可 并降低 制品 成 本 。下 面 主要 考 察相 容 剂 含量 对
c m p ie: m e ha ia o r y o ost c n c lpr pe t
为 进 一 步 提 高 聚 对 苯 二 甲 酸 丁 二 醇 酯
( B 的力 学性 能和耐 热性 能 , 常采 用纤维 增 P T) 通
1 2 试 样制 备 .
(C ; O 粒料 经高 速捏 和 ( 面处 理 ) , a 表 后 与采 用 自制 的相容 剂 、 B P T树 脂和 P C树脂 进行 简单 混合 , 然后 投 入 双 螺杆 挤 出机 进行 熔 融 共 混 、 造 粒 和 烘 干 。P T/ C C C ) B P / a (。的 质 量 比 为 7 / 0 2 / 。然 后 , 用 注塑 机成型 制拉 伸和 冲击性 能 37 应
玻璃微珠填充PBT/GF复合材料的加工和力学性能
增加了 2 % ;随着 G l B用量 的增加 ,复合材料 的拉伸 、弯曲强度均减小 ,而材料 的断裂伸长率 、冲击强 度先增大后 减
小 ;添加 02 . 5份 G B时 复合材料 的断裂伸 长率和冲击 强度分别 比未 添加时增 加了 l%和 3 %。 J 3 关键词 :玻璃微珠 ;聚对 苯二 甲酸丁=醇酯 ;短 玻纤 ;熔体流 变性 ;力学性 能
c e s d b % ,c mp rd w t h o -i e o o i .W i h n ra e o e c ne t f n t e c mp s e ra e y 2 1 o ae h t en n f ld c mp s e i l t t t e ic e s f h o t n i h o o i , h t o GB t te tn i n e dn t n t fte c mp s e e ra e ,w i h ln ain a b e k a d i a ts n h o h e s e a d b n ig sr gh o o o i s d c e s d l e h t hl t e eo g t t ra n mp c t g f e o r t e te c mp s e i c a e tf s , a d t e e ra e ; c mp rd w t h o -i e o o i ,t e eo g t n a h o o i n r s d a i t n h n d ce d o a e h te n n f ld c mp s e h ln ai t t e r s i l t o b a n mp c t n h o e c m o i sf ld w t y 0. 5 p ric a e y 1 % a d 3 % r s e t ey e r k a d i a tsr g f h o p st i e i GB b 2 h r s d b et t e l h ne 1 n 3 e p ci l . v
POE-g-GMA接枝率对PBT/POE—g—GMA共混材料性能及形态的影响
工 程 塑 料 应 用
EN G IN EERIN G PLA STIC S A PPLlCAT10 N
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2016.02.006
Vo1·44·No.2
F
eb.2016
29
POE-g-GM A 接 枝 率 对 PBT/POE—g—GM A
Influences 0f PoE—g-GM A Graft Ratio on Properties and M orphologies of PBT/PoE-g-GM A Blends Li Changhong,Shi Pengwei,Tang Junjie,TianYe
(Fine—Blend Compatilizer Jiangsu Co. Ltd.,Nantong 226000,China1 Abstract:The inf luences of glycidylmethacrylate graf ted polyethylene-octene elastomer rPOE—g—GMA)graft ratio on the mechanical properties,micromorphologies,melt flow rates and rheological behaviors of polybutylene terephthalate(PBT)/POE— g-GMA blends were researched by the universal testing machine,f ield emission scanning electron microscope(FESEM)and plate rheometer.The research results indicate that POE—g—GM A graf t ratio has little effect on the tensile strength and f lexural strength of PBT/POE—g—GM A blends but has signif icant efect on the notched impact s ̄ength by universal testing machine.The particle sizes of the rubber phase of PBT/POE·-g--GM A blends decrease with the increase of POE--g--GM A graft ratio and the rubber phase is dispersed m ore evenly by FESEM .W hen POE—g—GM A graft ratio is 1% .the rubber phase interparticle distance of PBT/POE—g— GM A blends is less than critical interparticle distance and the blends can reach brittle—ductile transition,and then the notched impact strength is 490 J/m .Otherwise.the plate rheometer test results indicate the complex viscosities and storage modulus of the blends increase with POE—g—GM A graft ratio growth.It is easy for the blends to crosslink when POE—g—GM A graf t ratio is more than 1.6% . which afect its application.In view ofliquidity and mechanical properties.1.O% 一1.2% ofPOE—g—GM A graft ratio in PBT/POE—g— G M A blends is suitable. K eyw ords :glycidylm ethacrylate g r af ted polyethylene—octene elastom er;polybutylene terephthalate ;graf t ratio ;blending ; mechanical property ;micromorphology ;m elt flow rate;rheological property
相容剂对PP/木粉复合材料力学性能的影响
e t h a n o l ,t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f P t / wo o d p o wd e r c o mp o s i t e s i n c r e a s e d r a ma t i c a l l y.
s a me t i me .t h e c o mp o s i t i o n o f p o l y p r o p y l e n e ( PI ) / wo o d f l o u r c o mp o s i t e s wa s o p t i mi z e d .
合材料 . 对l 丰 H 容剂的币 { t 类 及川 量 进 行 r筛 选 . M¨ 埘 聚 丙 烯 ( P P ) /
木 粉 复 合材 料 的组 分 进 行 了优 化 , 外对 P I / 术粉复 合材料进 行 _ 『扫 描 电 子 显 微 镜 ( S E M) 和傅里 叶转换 红外 光谱分析 ( F ' I 、
关键词 : 聚丙烯 木粉 相容剂 复合材料 力学 性 能
・ 步提高 , 其拉伸强度 、
D0I : 1 0. 3 9 6 9 / i i s s n 1 0 0 4 — 3 0 5 5 2 01 7 0 2 01 4
Ef f e c t s o f Co m pa t i bi l i t y Ag e nt s o n M e c ha ni c a l Pr o p e r t i e s o f
相 容 剂 对 PP / 木 粉 复 合 材 料 力 学 性 能 的 影 响
曹 金 星 张 玲 张 云灿 傅 伟 宁
( 南京T . , l k 大 学 材 料 科 学 1 程学 院 , 江苏 南京 . 2 1 0 0 0 9 )
相容剂对PC_ABS合金力学性能的影响_葛腾杰
伸长率 / % 80 90 100 110 110 100 80 90 90 100 108 110
G1
3 5 7 0 2
G2
4 6 8 10
从表 1 可以看出, 随着相容剂 ( G1、 G2) 用量的增 加, P C/ ABS 合金的冲击强度都迅速增大, 分别在 G1 和 G2 用量为 3% 和 6% 处出现最大值 , 较未加入前提 高 2. 78 倍和 2. 84 倍 ; 然后又都呈现减小的 趋势[ 5] 。 主要原因是马来酸酐型相容剂属于反应型相容剂, G1 为苯乙烯 / 马来酸酐共聚物 , 根据文献 数[ 19. 0~ 20. 5( J ~ 41. 0( J cm )
性能 ( 如缺口冲击强度 、 拉伸强度 、 伸长率和熔体流动 速率 ) 的影响 。 结果表 明 , 两 种相容剂都 可有效提 高 P C/ A BS 合 金 的相容性 , G 1 和 G 2 的最 佳加入量分别为 3% 和 6% ; 相容剂的加入能够明显提高 PC/ ABS 合金的冲击强度 , 增加体系粘 度 , 降低熔体流动速率 。 关键词 : P C; A BS; 相容剂 ; 熔体流动速率 中图分类号 : T Q 325. 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1672- 5425( 2010) 08- 0074- 03
相容剂种类 相容剂用量 / % 0 1 2 G1 3 5 7 0 2 G2 4 6 8 10 M FR / g ( 10 min) - 1 21. 5 19. 8 17. 2 15. 8 15. 6 14. 7 21. 5 19. 7 18. 8 16. 5 15. 3 15. 2
葛腾杰等 : 相容剂对 PC/ ABS 合金力学性能的影响 / 2010 年第 8 期
( 2) 不同类型的相容剂具有各 自的最佳加入量, G1 和 G2 的最佳加入量分别为 3% 和 6% , 过多的相 容剂反而会降低合金的性能。 ( 3) 相容剂 G1 使合金的伸长率提高、 拉伸强度下 降; 相容剂 G2 能同时提高合金的拉伸强度和伸长率。 ( 4) 两种相容剂 G1、 G2 的加入 , 都会增加体系的 粘度 , 使 PC/ ABS 合金的熔体流动速率降低。
SAG-001(相容剂)
南通日之升高分子新材料科技有限公司FINE-BLEND TM SAG-001/002环氧类高分子相容剂【产品说明】:FINE-BLEND TM SAG-001/002是一款通用型的环氧类高分子相容剂,它可为ABS/PET,ABS/PBT,玻纤增强PBT/ASA,PC/ABS复合材料,提供优异的相容化解决方案,最大程度地提升塑料合金的力学性能,热性能。
【理化性质】外观:无色珠状颗粒化学组成:FINE-BLEND TM SAG-001/002是苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。
物理性能测试标准单位SAG-001SAG-002本体比重ASTM D792g/cm3 1.02-1.06 1.02-1.06平均粒度ASTM E112μm120-400120-400玻璃化转变温度ASTM E1356℃>100>100有效成份Sunny Method%>98.7>98.7环氧当量ASTM D1652g/mol200-400400-850【加工工艺】FINE-BLEND TM SAG-001高分子扩链剂,有利于塑料合金的各类加工成型,包括挤出﹑注塑﹑吹塑以及热成型。
【性能优势】兼顾材料的刚性与韧性,不影响材料加工性能。
【应用案例】FINE-BLEND TM提高ABS/PET冲击强度材料组成&测试条件(ASTM)1#2#3#4#5#高抗冲ABS/PET/SAG-001通用的工艺设计锦湖日丽ABS/PET/SAG-001国外产品ABS/PET 70/30/070/30/270/30/4拉伸强度MPa3841424235弯曲强度MPa5860626550缺口冲击强度(1/8")J/m70140180400440熔融指数265℃/5Kg g/10min4431121510挤出温度:210-230℃;注塑温度:230-240℃;模温:60-80℃FINE-BLEND TM优化ABS/PET 的微观形态结构PET分散相ABS连续相ABS/PET/SAG-001(70/30/0)ABS/PET/SAG-001(70/30/4)由图可知,添加FINE-BLEND TM后,PET分散相明显细化,均一化,与力学性能提高结论吻合FINE-BLEND TM提高PBT-ASA/GF力学性能挤出温度:230-250℃;注塑温度:240-250℃;模温:60-80℃【推荐用量】我们推荐的添加量为1%-3%,具体可以根据一个特定的基材所需要达到的性能而决定。
润滑剂TAF 对玻璃纤维增强PBT复合材料性能的影响
助 剂润滑剂TAF对玻璃纤维增强PBT复合材料性能的影响聂景辉1,戚嵘嵘13,周持兴1,茅大联2,张 边2(1.上海交通大学化学化工学院,上海200240;2.南通星辰合成材料有限公司,江苏南通226006)摘 要:采用熔融共混方法制备了润滑剂(TAF)(N,N′2双乙撑硬脂肪酸酰胺的改性产品)和玻璃纤维增强PB T复合材料,研究了润滑剂TAF对玻璃纤维增强PB T复合材料的玻璃纤维外露和性能的影响,结果发现,适量的TAF可以减少树脂粒子之间、树脂熔体与加工设备之间的相互摩擦,降低共混物在加工过程中的粘度,从而起到润滑作用,使玻璃纤维外露现象明显改善;同时也使PB T/玻璃纤维复合材料的性能发生了变化,具体表现为低分子TAF的加入使体系的冲击性能提高,拉伸强度降低,PB T的结晶温度也有所降低。
结果表明,添加1%的TAF可以很好地改善玻璃纤维外露现象,使冲击强度提高近10%,而弯曲强度几乎保持不变。
关 键 词:N,N′-双乙撑脂肪酸酰胺改性产品;玻璃纤维增强;聚对苯二甲酸丁二醇酯中图分类号:TQ323.4 文献标识码:B 文章编号:1001Ο9278(2004)05Ο0075Ο04E ffects of Lubricant TAF on Properties ofG lass2f iber2reinforced PBT BlendsN IE Jing2hui1,Q I Rong2rong1,ZHOU Chi2xing1,MAO Da2lian2,ZHAN G Bian2(1.School of Chemistry and Chemical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai200240,China;2.Nantong Xingchen Synthetic Material Co.,Ltd.,Nantong226006,China)Abstract:Lubricant TAF was melt blended with PB T/GF composites.The lubricant decreased the fric2 tions between the materials and the equipment and that among the resin particles.It also reduced the vis2 cosity of the melt and thus decreased the exposure of GF.Since the molecular weight of TAF is low,it increased moderately the Izod impact strength,however decreased the tensile strength and degree of crystallinity.K ey w ords:modified ethylene bisstearamide;glass fiber reinforcement;polybutylene terphthalate 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PB T)是一种具有优良综合性能的热塑性工程塑料,是目前工程塑料中发展比较快的品种之一,由于其耐热性和刚性较差,很少单独使用,大部分采用玻璃纤维(GF)增强。
一种ABS_PET相容剂及其相容技术研究
胡俊梅 # # # 一种 ABS /PET相容剂及其相容技术研究
剂, 混合均匀, 在 K S 36型双螺杆 挤出机 (北 京聚英 慧点塑 料科 技有限公司 )中熔 融挤 出、冷却、吹 干、切 粒。挤出 温度 依次 为 180、200、210、230、240、240、230、220 。
采用 SZ 550NB 注塑机 (宁 波市 鄞州 三友 塑料 机械 有限 公 司 ) 制样。注塑条件: 料筒温度 220 , 模具 温度 40 , 保 压时 间 15 s, 冷却 12 s, 充模 5 s。
胡俊梅 # # # 一种 ABS /PET相容剂及其相容技术研究
塑料
2010年 39卷 第 5 期
部分, 从而有利于提高 PET 与 A BS 的相 容性。图 5( a) 采用 的 是螺杆组合 A, 图 5( b) 采用的是螺杆组合 B。
( a ) ABS! ; ( b) AB S∀。w ( AB S) ∃w ( PET ) = 7∃3。 图 4 A BS /PET复合材料的 SEM 图
胡俊梅 # # # 一种 ABS /PET相容剂及其相容技术研究
塑料
2010年 39卷 第 5 期
一种 ABS /PET 相容剂及其相容技术研究*
胡俊梅
(泉州师范学院化学与生命科学学 院, 福建, 泉州 362000) 摘要: 开发了一种复合型相容剂及其配套增容技术, 可提高苯乙烯 丁 二烯 丙烯腈 ( ABS) 和聚对苯二 甲酸乙二 醇 酯 ( PET )的相容性。 SEM 及力学性能测试 表明: 复 合相容剂 使 PET 相 分布均 匀, 相 区尺寸 小, 复合材 料的拉伸 强度、 弯 曲强度和缺口冲击强度分别提高了 10. 8% 、13. 3% 和 106. 5 % 。研究发现 A BS /PET 相容性与 ABS的组分比、SAN 的接枝率及加 工工艺有很大关系。较强的螺杆剪切和低聚丁二烯含量有利于提高相容性。 关键词: ABS; PET; 相容剂; 相容技术; 复合材料 中图分类 号: TQ 314. 269 文献标识码: A 文章编号: 1001- 9456( 2010) 05- 0031- 03
影响PBTGF性能的关键因素 玻纤加料位置
影响PBT/GF性能的因素之玻纤加料位置余良竹这一篇我们讨论玻纤加料位置对PBT/GF性能的影响。
对于PBT/GF体系,玻纤在PBT基材中的分散和玻纤长度是影响共混物性能的重要因素。
为了使玻纤在PBT中分散均匀,两者充分的共混是必要的;而为了保持玻纤长度,又要尽量减少共混时间,避免玻纤磨损。
将玻纤从不同位置的加料口加入,则对应着不同的共混时间,可以看出其对)和C图 2 不同玻纤加料口位置对PBT/GF拉伸强度的影响据图1和图2可知,玻纤加料位置距口模越远,即共混时间越长,PBT/GF弯曲和拉伸强度越低。
但注意到,加料位置从87cm增加到127cm时,弯曲和拉伸强度下降幅度不大,但再增加到176cm时,则出现大幅下降。
以60/40为例,C口较A口弯曲强度和拉伸强度分别下降25%和35%,原因可能是直接从176cm 主加料口加料时,由于PBT尚未完全熔融,粘度更大,对玻纤磨损更为严重。
残留玻纤长度的分析证实了上述猜测,观察玻纤从不同加料口加入的PBT/GF(60/40)共混物的相态如图3所示。
图3.不同玻纤加料口位置对PBT/GF玻纤长度的影响可以看到,A和B的玻纤长度远大于C,其平均长度分别为640,600和314μm。
这是因为,当玻纤加料口与挤出机口模越远时,玻纤受各种力(PBT基材的摩擦,玻纤之间的碰撞,与螺杆及料筒壁的摩擦等)的时间越长,因此有更多的机会发生断裂。
我们也看到,A、B和C玻纤长度的保持与其弯曲强度和拉伸强度的表现是一致的,这也证明了玻纤长度对PBT/GF机械性能的重要影响。
可见,玻纤长度是影响PBT/GF机械性能的重要因素,而玻纤加料口的位置决定了玻纤在挤出机中的时间,从而影响着最终共混物中玻纤的长度。
所以,一般情况下,我们会将玻纤从侧喂料口加入,以减少玻纤的磨损。
在螺杆组合上,选用较弱的剪切,也是为了减少磨损,保持玻纤长度。
注:以上部分数据来源于Seon Ho Jang等人的论文。
EVAC增韧PBT复合材料的力学性能研究
聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是一种传统的半结 晶性工程塑料,它具有高的结晶度和结晶速率、好的 耐化学药品性、高的耐热性及优异的加工性¨~‘。 但纯PBT存在缺口冲击强度低、载荷下热变形温度 低等缺点,限制了其在某些领域中的广泛应用。共 混改性是PBT增韧的最有效途径,它是利用组分之 间的相容性或反应共混的原理,将两种或两种以上 的聚合物与助剂等在一定温度下进行熔融共混,最 终形成一种宏观上均匀、微观上相分离的多相高分 子新材料¨J。目前科学家已经研究出了很多PBT 的共混合金以达到不同的使用目的。4j。
2.4增容剂对PBT与E/VAC相客性的影响
图6是EMA和TMPTA对PBT与E/VAC相容 性的影响。由图6a可以看出,PBT直接和E/VAC
共混挤出时,分散相粒子的尺寸最大,界面非常清
晰,说明相容性不是很理想;由图6b可以看出,EMA 作为增容剂时分散相粒子有所减少,界面相对模糊, 但仍不理想;由图6c可以看出,TMPTA作为增容剂
EMA的加入尽管可以提高复合材料的韧性,但 刚性牺牲较大。为此,笔者尝试采用另外一种增容 剂TMPTA。TMPTA具有高反应性、高交联密度、高 光泽与硬度和耐刮性佳等优点,主要用于光固化涂 料、光固化油墨、光刻胶、柔性印刷品、阻焊剂、抗蚀 剂、油漆、聚合物改性等方面。
虽然利用E/VAC对PBT的增韧效果很明显, 但是当E/VAC的含量较大时,强度会降低,这就失 去了其作为工程塑料的意义。因此笔者考虑在PBT 和E/VAC的复合材料中加入少量的TMPTA以使复 合材料能有少量的交联从而提高强度。
时分散相的粒子尺寸明显减小,而且界面也变得比 较模糊。EMA和TMPTA对提高PBT和E/VAC的
TGIC对PBT/POE共混复合材料断裂韧性的影响研究
TGIC对PBT/POE共混复合材料断裂韧性的影响研究曹博;罗珊珊;杨志;沈佳斌;郭少云【摘要】This passage uses the essential work of fracture (EWF) and notch impact strength to evaluate the influence of TGIC on fracture behavior of PBT/POE blends under the effect of tensile stress and impact stress. The results indicate that when POE is added by 5 phr TGIC, the interface bonding between PBT and POE will be improved efficiently. Compared with the system without TGIC,its specific essential work of fracture is improved by over 36% ,and its notch impact strength increases nearly by 47%.%利用基本断裂功和缺口冲击强度,评价了在拉伸和冲击应力作用下,异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/乙烯-1-辛烯共聚物(POE)共混物(90/10,wt/wt)断裂韧性的影响。
结果表明,当POE中填加的TGIC达到5phr时,能够有效改善PBT和POE的界面粘接。
与未填加TGIC的体系相比,其比基本断裂功提高了36%,而缺口冲击强度则提高了近47%。
【期刊名称】《太原科技大学学报》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】4页(P367-370)【关键词】聚对苯二甲酸丁二醇酯;增韧;基本断裂功;冲击强度【作者】曹博;罗珊珊;杨志;沈佳斌;郭少云【作者单位】四川大学高分子材料研究所,高分子材料与工程国家重点实验室,成都610065;四川大学高分子材料研究所,高分子材料与工程国家重点实验室,成都610065;四川大学高分子材料研究所,高分子材料与工程国家重点实验室,成都610065;四川大学高分子材料研究所,高分子材料与工程国家重点实验室,成都610065;四川大学高分子材料研究所,高分子材料与工程国家重点实验室,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TQ317.3聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为乳白色结晶型热塑性塑料,它具有较高的耐热性,耐疲劳性,电绝缘性,但也有缺口冲击强度低,成型收缩率大等缺点[1]。
复合固化剂对PBT黏合剂力学性能的影响
(. 京 理 工 大学 材料 学 院 , 京 10 8 ; 1北 北 0 0 1
2山西北方兴安化学工业有限公司 , . 山西 太 原 0 0 0 ) 3 O 8
摘
要: 为提 高P T( ,- 叠 氮 甲基 氧 丁环 与 四氢 呋 喃 共 聚 醚 ) 合 推 进 剂 的 力 学 性 能 , 究 了复 合 固化 剂 T 与 B 3 3二 复 研 DI
N1 0 量 比 对 P T 黏 合 剂 基 体 力 学 性 能 的 影 响 。理 论 计 算 表 明 , 着 T I 量 的 增 加 , 联 网络 的 网 链 密 度 由 0质 B 随 D 含 交 8 1 ×1 mmo/m。 至 3 2 × 1 mmo/m。网链 数 均 相 对 分 子 质 量 由 5 3 .5 0 lc 降 .9 0 lc , 9增 至 1 0 9 6 4 8 。单 轴 拉 伸 测 试 结 果 表 明 , T 含量 的增 加 , 大 强 度 延 伸 率 由 9 逐 渐增 至 2 3 ; 随 DI 最 9 7 而最 大 拉 仲 强 度 存 在 极 大 值 0 0 1 a . 6 MP 。流 变 分 析认 为 , T I N1 0质 量 比为 1 6 8: . 9 当 D 与 0 .0 0 4 1时 , 固化 黏 合 剂 体 系构 成 双 模 交 联 网络 结 构 , 时 具 有 较 高延 伸 率 同
32 . 9× 1 一 mmo/ m。 n u e —v r g lc lrweg t n ra e fo 56 9 t 4 8 .Una ileo g t n 0 lc a d n mb ra e a e moe u a ih sice s r m 3 o 1 9 0 ixa ln a i o
相容剂对PBAT
第51卷第1期2024年北京化工大学学报(自然科学版)Journal of Beijing University of Chemical Technology (Natural Science)Vol.51,No.12024引用格式:卢波,陆永昌,季君晖,等.相容剂对PBAT /硅灰石复合材料性能的影响[J].北京化工大学学报(自然科学版),2024,51(1):59-66.LU Bo,LU YongChang,JI JunHui,et al.Effect of compatibilizers on the properties of PBAT /wollastonite composites[J].Journal of Beijing University of Chemical Technology (Natural Science),2024,51(1):59-66.相容剂对PBAT /硅灰石复合材料性能的影响卢 波1,2 陆永昌3 季君晖2 王萍丽2 吴毓炜4 赵宏亮4 刘 芳1 吴 贤1 王 浩4(1.海南正翔科技发展有限公司,海口 570208;2.中国科学院理化技术研究所,北京 100190;3.湖北大学,材料科学与工程学院,武汉 430062;4.海南省产品质量监督检验所,海口 570203)摘 要:以生物降解塑料聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)为聚合物基体,硅灰石(WT)作为填料,以2,3⁃甲基丙烯酸环氧丙酯(ADR)作为相容剂,通过熔融挤出制备得到PBAT /硅灰石复合材料,考察了相容剂ADR 对PBAT /硅灰石复合材料结构及性能的影响㊂研究结果表明,相容剂可改善硅灰石在PBAT 基体中的分散性,增强界面相互作用,提高复合材料的力学性能和热稳定性㊂关键词:生物降解;聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT);硅灰石;复合材料中图分类号:TQ322.9 DOI :10.13543/j.bhxbzr.2024.01.007收稿日期:2023-06-20基金项目:海南省科技专项资助(ZDYF2020043)第一作者:男,1985年生,博士研究生E⁃mail:lubo@引 言塑料污染问题受到全球广泛关注,发展生物降解塑料被视为解决塑料污染问题的重要途径㊂生物降解塑料是指在一定条件下可被自然界中的微生物通过代谢作用最终降解成二氧化碳㊁水及生物质的一类新型环保材料㊂然而生物降解塑料存在成本偏高,性能不足等缺陷,严重制约其大规模推广应用,所以降低成本㊁提高性能成为生物降解领域研究的热点㊂聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)是目前应用最为广泛㊁技术最成熟㊁产能规模最大的生物降解树脂之一㊂PBAT 是热塑性生物降解材料,是一种半结晶型聚合物,具有较好的耐热性㊁韧性㊁抗冲击性能以及优良的生物降解性㊂但由于其结晶性差㊁模量低以及成本高等缺点,使其在市场应用中受到限制㊂因此,对于PBAT 的改性研究已有大量科研成果[1-6],通过改性以达到改善其综合性能和降低成本的目的㊂温亮等[1]制备得到PBAT /聚乙醇酸(PGA)保鲜膜,结果表明PBAT /PGA 复配后的保鲜膜更有利于蓝莓的保鲜㊂Coban Onur 等[5]研究了火山岩颗粒对PBAT /聚乳酸(PLA)共混物热力学性能的影响,根据拉伸试验结果确定了PBAT 最佳含量为30%,当火山岩颗粒含量为5%时,PBAT /PLA 共混物的热性能和力学性能最佳㊂Liu 等[6]用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)接枝改性木质素(VL),制备得到PBAT /VL 复合材料,以达到降低成本㊁提高机械性能的目标,结果显示与纯PBAT 相比,PBAT /VL -30%复合材料的拉伸强度和杨氏模量分别提高了200%和151%㊂硅灰石(WT)是一种偏硅酸盐类的钙类矿物,最为常见的是纤维状或针状结构,我国是世界上硅灰石储量与生产量最大的国家[7]㊂WT 被广泛应用于塑料[8-10]㊁橡胶[11]㊁陶瓷等行业,然而关于硅灰石在生物降解塑料领域的研究较少[12-15]㊂涂鸿轶等[12]以2,3⁃甲基丙烯酸环氧丙酯(Joncryl ADR4380)为扩链剂,制备得到PLA /PBAT /硅灰石复合材料,结果显示硅灰石的加入可促进PLA 结晶,添加少量硅灰石可以提高复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度㊂Bheemaneni Girija 等[14]制备得到PBAT /硅灰石复合材料,硅灰石添加量分别为1%㊁3%㊁5%和7%,结果显示硅灰石加入后复合材料热稳定性略有提高;随着硅灰石含量提高,复合材料拉伸强度先增加后降低,当硅灰石含量为5%时,拉伸强度最高㊂纤维状矿物材料作为增强填料经常被应用到聚合物基体中,可起到提高强度㊁降低成本的作用,本文将硅灰石作为增强填料引入生物降解PBAT 树脂中,通过熔融挤出法制备得到PBAT /硅灰石复合材料,考察了相容剂2,3⁃甲基丙烯酸环氧丙酯(ADR)对PBAT /硅灰石复合材料结构及性能的影响㊂1 实验部分1.1 原料与仪器1.1.1 主要原料PBAT,熔融指数3~5g /10min,山西金晖兆隆科技有限公司,分子结构式见图1㊂图1 PBAT 分子结构式Fig.1 Molecular structural formula of PBAT硅灰石,纤维中位长度15.79μm,湖北冯家山有限公司;2,3⁃甲基丙烯酸环氧丙酯,Joncryl ADR,4468,德国巴斯夫公司,分子结构式见图2㊂图2 ADR 分子结构式Fig.2 Molecular structural formula of ADR1.1.2 主要仪器双螺杆挤出机,CTE35PLUS,科倍隆(南京)机械有限公司;注塑机,SSF320G,济南通盛塑料机械有限公司;熔融指数仪,XNR -400B,承德市万塑检测仪器有限公司;傅里叶变换红外光谱仪,Nicolet In10,赛默飞世尔科技公司;热重分析仪,TGA2,梅特勒托利多集团;扫描电子显微镜,Sigma -500,德国蔡司公司;X 射线衍射仪,D8Advance,德国布鲁克科技有限公司;接触角测试仪,JGW -360A,承德泰鼎试验机制造有限公司;万能试验机,XWW -20A,承德市万塑检测仪器有限公司;高速混合机,RX⁃SHR-10L,东莞市荣信机械科技有限公司㊂1.2 PBAT /改性硅灰石复合材料的制备(1)将PBAT 和硅灰石置于电热恒温干燥箱内,在80℃恒温干燥8h;(2)按照扩链剂/硅灰石质量比0.1%㊁0.3%㊁0.5%和0.7%的比例称取扩链剂ADR -4468和硅灰石,将其置于高速混合机进行粉体表面改性,在室温下500r /min 混合15min,得到改性硅灰石;(3)按照PBAT /改性硅灰石比例为70/30用高速混合机在室温下500r /min 混合1min 得到共混物A;(4)将共混物A 加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混,挤出切粒制备得到PBAT /改性硅灰石复合材料颗粒;(5)将制备得到的PBAT /改性硅灰石复合材料在干燥箱内80℃恒温干燥12h;(6)根据GB /T1040 2006要求,用注塑机将干燥后的PBAT /改性硅灰石复合材料制备成哑铃型拉伸标准样条,注塑温度为190℃㊂1.3 测试与表征晶体结构表征 采用X 射线衍射仪(XRD)对硅灰石纤维样品进行测试,扫描范围为10°~70°,扫描速度为10°/min㊂红外分子结构表征 采用傅里叶变换红外光谱仪(FT -IR),测量波数范围为4000~500cm -1,累计扫描32次,分辨率为4cm -1㊂微观形貌表征 将复合材料在液氮中淬断,对断面进行喷金处理,采用扫描电子显微镜(SEM)进行观察㊂结晶性能测试 采用差示扫描量热仪(DSC)进行测试,升降温速率10℃/min,测试温度范围30~200℃㊂热分解温度测试 采用热重分析仪(TGA)进行测试,升温速率10℃/min,测试温度范围30~800℃,气氛为N 2㊂接触角测试 将硅灰石压制成致密片状,采用座滴法,用接触角测量仪高分辨率相机拍摄液滴图像,得到接触角数据㊂熔融指数测试 采用熔融指数仪依据GB /T3682.1 2018的测试标准进行测试㊂拉伸性能测试 采用万能试验机依据GB /T1040 2006的测试标准进行测试,拉伸速度为100mm /min㊂2 结果与讨论2.1 硅灰石的结构与形貌图3为硅灰石X 射线衍射图,从图中可看出2兹为23.12°与25.212°㊁26.682°和28.872°处出现尖锐的特征峰,对应低温相(α⁃CaSiO 3)的(400)㊁(002)㊁(-202)和(-302)晶面,其对应的晶体结构为三斜晶体结构㊂㊃06㊃北京化工大学学报(自然科学版) 2024年图3 硅灰石X 射线衍射图Fig.3 X⁃ray diffraction pattern of wollastonite图4为硅灰石的红外光谱图,可看出硅灰石红外特征吸收峰在500~4000cm -1范围内可分为两部分:第一部分是在750~1500cm -1吸收区的吸收峰,为Si O Si 的不对称伸缩振动和O Si O 的伸缩振动的吸收带,位于895cm -1的强特征峰来源于Si O Si 的不对称伸缩振动;第二部分是在500~750cm -1区域的吸收峰,它是硅灰石结构中硅氧四面体链内3种重复排列的硅氧四面体的(四面体外)Si O Si 的对称伸缩振动吸收带㊂另外在波长3462cm -1处有着一个跨度较宽的吸收带,分析认为是O H 伸缩振动吸收峰,表明硅灰石表面附着大量的水分子,属于亲水性物质㊂图4 硅灰石红外光谱图Fig.4 Infrared spectrum of wollastonite图5为硅灰石TGA 曲线,从图中可看出硅灰石的热分解过程分为两个阶段,在温度为30~467.67℃阶段,硅灰石出现水的平缓失重,失重率为5%,间接与红外谱图相对应,证明硅灰石表面含有大量的 OH;当温度超过467.67℃时硅灰石开始发生分解,而硅灰石的终止分解温度为685℃,失重率低表明了硅灰石具有很好的热稳定性㊂图6为硅灰石SEM 图,从图中可看出,硅灰石外观形貌主要为针状纤维结构,纤维长度为2~60μm㊂图5 硅灰石TGA 曲线Fig.5 TGA curve of wollastonite图6 硅灰石SEM 图Fig.6 SEM image of wollastonite图7为硅灰石改性后的纤维长度分布图,改性前硅灰石纤维中位长度为15.79μm,改性后硅灰石纤维中位长度为12.47μm,这是改性过程中高速混合机将纤维打断导致的㊂图7 改性后硅灰石纤维长度分布图Fig.7 Length distribution of modified wollastonite fibers2.2 PBAT /硅灰石复合材料共混比例初筛对PBAT /硅灰石复合材料共混比例进行初步筛选,分别制备得到不同硅灰石含量(10%㊁20%㊁30%㊁40%和50%)的PBAT /硅灰石复合材料,对上㊃16㊃第1期 卢 波等:相容剂对PBAT /硅灰石复合材料性能的影响述复合材料拉伸性能进行表征并对成本进行核算,具体结果见表1㊂表1 不同硅灰石添加比例的复合材料拉伸性能Table 1 Tensile properties of composites with differentwollastonite addition ratios样品断裂伸长率/%抗拉强度/MPa 成本(万元/吨)PBAT1113.83±67.7319.59±0.721.80P90/W10688.02±33.3714.46±0.501.65P80/W20522.44±25.9913.05±0.401.50P70/W30466.80±29.0611.70±0.491.35P60/W40375.09±26.8810.91±0.181.20P50/W50326.14±43.729.31±0.301.05 从表1可看出,添加硅灰石会降低PBAT 拉伸性能,并且随着硅灰石含量提高,PBAT /硅灰石复合材料拉伸强度和断裂伸长率逐渐下降㊂复合材料成本按照PBAT 价格1.8万元/吨,硅灰石价格0.3万元/吨计算㊂从应用角度来看,填充量过低成本下降不明显,而在较高填充量情况下选取性能相对较好的比例,故选取硅灰石含量为30%的PBAT /硅灰石复合材料为基材,考察ADR 对复合材料性能的影响㊂2.3 接触角由于硅灰石表面含有大量羟基,表现出亲水性,从而跟疏水的高分子基体材料相容性较差,对硅灰石表面改性主要方向是将其亲水性变为疏水性,从而提高硅灰石与高分子基体的相容性㊂接触角能有效反映出材料的亲疏水性,一般来说接触角越大,说明材料越疏水㊂本文对改性前后的硅灰石进行了接触角测试,具体结果见图8㊂图8 不同ADR 添加量的硅灰石接触角Fig.8 Contact angle of wollastonite after tracting withdifferent amounts of ADR从图8可看出,随着ADR 含量的增加,硅灰石表面的接触角越来越大,表明疏水性越来越强,改性效果较佳㊂2.4 红外谱图图9~10为不同含量ADR 的PBAT /改性硅灰石复合材料的红外谱图,从图中可知在ADR 曲线中1729cm -1对应的特征峰是由于 =C O 的伸缩振动所引起的,而在845cm -1㊁910cm -1两处的特征峰则对应于环氧官能团的伸缩振动㊂当ADR 加入到PBAT /硅灰石复合材料中后,环氧官能团的特征峰因与硅灰石表面的羟基和PBAT 的端羟基或羧基发生开环反应而消失,而PBAT /硅灰石复合材料在1734cm -1的 =C O 的特征峰与ADR 在1729cm -1处的 =C O 发生重叠,使得特征峰吸收带向左移动㊂结果表明ADR 与PBAT 之间反应形成支化和/或交联网络,发挥了作为连接PBAT 与硅灰石之间的桥梁作用㊂图9 不同含量ADR 的PBAT/硅灰石复合材料的红外光谱Fig.9 FT -IR spectra of PBAT /wollastonite compositeswith different ADR contents图10 不同含量ADR 的PBAT /硅灰石复合材料的红外光谱局部放大图Fig.10 Local magnification of the infrared spectra of PBAT /wollastonite composites with different ADR contents2.5 微观形貌不同ADR 含量的PBAT /硅灰石复合材料的断㊃26㊃北京化工大学学报(自然科学版) 2024年面形貌如图11所示㊂从图11(a)可看出,PBAT /硅灰石复合材料断面有少量空穴,硅灰石粉体出现团聚现象;在图11(b)中,加入0.3%相容剂ADR 后PBAT /硅灰石复合材料的断面粗糙度增加,而硅灰石粉体团聚现象减弱,但是硅灰石剥落时留下的空穴增多;在图11(c)中,0.5%ADR 加入PBAT /硅灰石复合材料后,复合材料的断面变得平整,仅有少量的空穴,而且没有出现粉体团聚现象;图11(d)中,加入0.7%ADR 的PBAT /改性硅灰石复合材料相比于0.5%ADR 的复合材料,空穴变多且变大,而且断面变得不光滑㊁不平整㊂结果表明,一定量的相容剂ADR 加入PBAT /硅灰石复合材料后,可以使得硅灰石在PBAT 基体中的分散性得到改善,两者之间的界面相互作用增强,相容剂含量为0.5%时对硅灰石的增容效果最好㊂但当ADR 的含量超过0.5%后,大量的环氧基团与PBAT 的端羟基或羧基发生反应,形成支链或网络结构,使得PBAT 与硅灰石之间的桥梁作用减弱,界面相互作用减弱,复合材料的断面变得粗糙而空穴增多变大㊂图12显示两组分界面情况,图12(a)为PBAT /硅灰石复合材料,有明显相分离情况,而图12(b)为PBAT /改性硅灰石复合材料,界面结合力较好,未出现相分离情况㊂图11 不同ADR 含量的PBAT /硅灰石复合材料SEM 图Fig.11 SEM images of PBAT /wollastonite compositeswith different ADRcontents图12 不同含量ADR 的PBAT /硅灰石复合材料界面情况Fig.12 Interfaces of PBAT /wollastonite compositeswith different ADR contents2.6 加工性能及拉伸性能图13~15为ADR 含量对PBAT /硅灰石复合材料加工性能和力学性能的影响㊂图13是PBAT /硅灰石复合材料的熔融指数图,结果显示随着ADR 含量增加,复合材料熔融指数逐渐降低,这是因为随着ADR 含量的增加,PBAT 和硅灰石发生开环反应的环氧官能团越多,形成的支链或交联结构越多,分子间的缠结程度越大,阻碍了分子链的运动,复合材料的加工流动性降低,即熔融指数减小㊂在图14中,PBAT /改性硅灰石复合材料的抗拉强度随相容剂ADR 含量的增加先提高后降低,在ADR 含量为0.5%时,拉伸强度达到最大15.48MPa,与未加入ADR 的PBAT /硅灰石复合材料的11.70MPa 相比,拉伸强度增加了32.31%㊂在图15中,PBAT /硅灰石复合材料的断裂伸长率随ADR 含量的增加先增加后减小,在ADR 含量为0.3%时PBAT /硅灰石复合材料的断裂伸长率比未添加ADR 的PBAT /硅灰石复合材料增加了14.11%㊂这是由于适量的ADR 可起到增容作用,改善两个组分之间的相容性,界面结合力提升,从而拉伸性能得到提高,然而过量的ADR 可能发生团聚,导致相容效果变差,从而使得拉伸性能下降㊂图13 PBAT /硅灰石复合材料熔融指数Fig.13 Melting indexes of different PBAT /wollastonitecomposites㊃36㊃第1期 卢 波等:相容剂对PBAT /硅灰石复合材料性能的影响图14 PBAT/硅灰石复合材料拉伸强度Fig.14 Tensile strengths of different PBAT/wollastonitecomposites图15 PBAT/硅灰石复合材料断裂伸长率Fig.15 Elongation at break of different PBAT/wollastonite composites2.7 结晶性能图16~17为PBAT/改性硅灰石复合材料熔融结晶曲线,表2为PBAT/改性硅灰石复合材料的熔融和结晶特性㊂图16为第一次降温冷却结晶曲线,从图中可以看出纯PBAT的冷结晶峰T c在67.20℃㊂当PBAT与硅灰石复合后冷结晶峰朝着高温方向移动,这是因为硅灰石的加入起到异相成核的作用㊂将相容剂ADR加入到PBAT/硅灰石复合材料中后,由于环氧官能团与硅灰石表面的羟基和PBAT的端羟基或羧基反生反应,起到连接PBAT 与硅灰石两相界面的桥梁作用,使得硅灰石在PBAT基体中的分散性增加,所以冷结晶区向高温方向移动,结晶区变窄,增加了PBAT的结晶能力㊂在图17中,纯的PBAT在121.14℃处有一个较宽的熔融吸收峰,这也体现了PBAT是一种半结晶聚合物㊂随着ADR含量增加,PBAT/改性硅灰石复合后材料熔融温度T m提高,这是因为ADR加入后硅灰石在体系中的分散性增加,材料内部空穴或缺陷减少㊂ADR含量为0.5%时PBAT/改性硅灰石复合材料的结晶度X c最大,达到10.25%㊂图16 PBAT/硅灰石复合材料DSC降温曲线Fig.16 DSC cooling curves of different PBAT/wollastonite composites图17 PBAT/硅灰石复合材料DSC升温曲线Fig.17 DSC temperature rise curves of differentPBAT/wollastonite composites表2 PBAT/改性硅灰石复合材料的熔融和结晶行为Table2 Melting and crystallization behavior of PBAT/wollastonite compositesADR添加量/%T c/℃T m/℃ΔH m/(J㊃g-1)ΔH cc/(J㊃g-1)X c/% 083.17123.516.72-9.318.40 0.187.83125.017.19-9.679.02 0.387.98125.206.41-8.838.06 0.587.34124.008.14-9.8010.25 0.788.83124.516.03-9.947.62 PBAT67.20121.1413.69-20.4412.01 2.8 热稳定性图18为PBAT/改性硅灰石复合材料TGA曲线,结果表明添加ADR后,PBAT/改性硅灰石复合材料热稳定性提高㊂未添加ADR的PBAT/硅灰石复合材料起始分解温度为365.55℃,当ADR含量为0.3%时起始分解温度为370.11℃,ADR含量为0.5%和0.7%时起始分解温度相同为369.05℃,这㊃46㊃北京化工大学学报(自然科学版) 2024年图18 PBAT /改性硅灰石复合材料热稳定性Fig.18 Thermal stability of PBAT /wollastonite /ADR composites主要是因为ADR 改善了两者的界面结合力,使得起始分解温度略有提高㊂3 结论本文以生物降解材料PBAT 为聚合物基体,硅灰石作为填料,Joncryl ADR-4468作为相容剂,制备得到PBAT /改性硅灰石复合材料,相容剂ADR 可改善硅灰石在PBAT 基体中的分散性,增强两者之间的界面相互作用,提高PBAT /改性硅灰石复合材料的力学性能,当ADR 含量为0.5%时,抗拉强度为15.48MPa,比未添加ADR 的复合材料增加了32.31%㊂同时ADR 的加入可提高PBAT /改性硅灰石复合材料的热稳定性㊂参考文献:[1] 温亮,尚伟,尹甜,等.PGA /PBAT 保鲜膜对蓝莓果实保险性质动力学分析[J ].中国塑料,2023,37(5):90-97.WEN L,SHANG W,YIN T,et al.Kinetic analysis ofpreservation properties of blueberry fruit with PGA /PBAT films[J].China Plastics,2023,37(5):90-97.(in Chinese)[2] 王宝川,陈世军,张萍波,等.不同粒径氧化锌以及改性纳米氧化锌对多功能PBAT 复合膜的影响[J].中国塑料,2023,37(4):11-16.WANG B C,CHEN S J,ZHANG P B,et al.Effects of particle size and surface modification of nano⁃ZnO onmultifunctional PBAT composite films [J].China 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biodegradability[J].Jour⁃nal of Applied Polymer Science,2019,136(21):47543.Effect of compatibilizers on the properties of PBAT/wollastonite compositesLU Bo1,2 LU YongChang3 JI JunHui2 WANG PingLi2 WU YuWei4 ZHAO HongLiang4LIU Fang1 WU Xian1 WANG Hao4(1.Hainan Zhengxiang Technology development Co.,Ltd.Haikou570208;2.Institute of Physics and Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing100190;3.School of Materials Science and Engineering,Hubei University,Wuhan430062;4.Products Quality Supervision and Testing Institute of Hainan Province,Haikou570203,China)Abstract:Using the biodegradable plastic polybutylene adipate terephthalate(PBAT)as a polymer matrix,wollas⁃tonite(WT)as a filler,and2,3⁃methacrylate epoxy propyl ester Joncryl ADR-4468(ADR)as a compatibilizer, PBAT/wollastonite composites have been prepared by melt extrusion.The effects of the ADR compatibilizer on the structure and properties of the PBAT/wollastonite composites were investigated.The results showed that the compat⁃ibilizer could increase the dispersion of wollastonite in the PBAT matrix,enhance the interface interaction,and im⁃prove the mechanical properties and thermal stability of the composites.Key words:biodegradable;polybutylene adipate terephthalate(PBAT);wollastonite;composite material(责任编辑:李 蕾)㊃66㊃北京化工大学学报(自然科学版) 2024年。
《扩链和相容一体化相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究》
《扩链和相容一体化相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究》扩链与相容一体化:相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究一、引言随着环保意识的日益增强,生物基塑料逐渐成为塑料工业的重要发展方向。
聚己二酸对苯二甲酸酯(PBAT)作为一种新型生物降解塑料,具有优异的物理机械性能和生物降解性,在包装、农用薄膜、医疗器械等领域有着广阔的应用前景。
然而,PBAT 材料在实际应用中仍存在一些挑战,如材料相容性差、加工过程中易发生链断裂等问题。
为解决这些问题,研究扩链和相容一体化相容改性剂成为关键技术。
本文将重点介绍该改性剂的制备方法及其对PBAT材料性能的影响。
二、相容改性剂的制备1. 实验材料与设备实验所需材料包括PBAT基材、扩链剂、相容剂以及其他添加剂。
实验设备包括混合机、挤出机、注塑机等。
2. 制备方法首先,将扩链剂与PBAT基材进行混合,通过混合机进行预处理。
然后,将预处理后的混合物通过挤出机进行熔融共混,制备出扩链改性的PBAT材料。
接着,将相容剂与其他添加剂加入到扩链改性的PBAT材料中,再次进行熔融共混,得到相容改性剂。
三、PBAT材料性能研究1. 力学性能测试通过拉伸试验、冲击试验等手段,测试改性前后PBAT材料的力学性能。
实验结果表明,相容改性剂能够有效提高PBAT材料的拉伸强度、冲击强度等力学性能。
2. 热稳定性测试通过热重分析(TGA)等手段,测试改性前后PBAT材料的热稳定性。
实验结果显示,相容改性剂能够提高PBAT材料的热稳定性,降低材料在高温环境下的降解速度。
3. 生物降解性能测试通过土壤掩埋法等手段,测试改性前后PBAT材料的生物降解性能。
实验数据表明,相容改性剂对PBAT材料的生物降解性能无显著影响,仍具有良好的生物降解性。
四、结果与讨论1. 扩链剂的作用扩链剂能够与PBAT分子链发生反应,形成较长的分子链,从而提高材料的力学性能。
同时,扩链剂还能够降低材料的熔体粘度,提高材料的加工性能。
《扩链和相容一体化相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究》
《扩链和相容一体化相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究》扩链与相容一体化:相容改性剂的制备及PBAT材料性能研究一、引言随着环境问题的日益严重,可降解塑料材料已成为全球科研与工业界的热点研究对象。
其中,聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)作为一种具有生物可降解特性的聚合物,在包装、农业和一次性用品等领域得到了广泛应用。
然而,PBAT材料在实际应用中存在一些问题,如材料之间的相容性差和机械性能的局限性等。
针对这些问题,本论文重点研究了扩链和相容一体化相容改性剂的制备及其对PBAT材料性能的改善。
二、相容改性剂的制备1. 扩链剂的选择与合成扩链剂是提高聚合物分子量、改善材料性能的重要添加剂。
本实验选用了一种新型的扩链剂,通过特定的合成工艺进行制备。
该扩链剂具有优异的反应活性,能够有效地与PBAT分子链发生反应,提高其分子量。
2. 相容剂的合成与优化相容剂是提高不同聚合物之间相容性的关键因素。
本实验采用了一种基于聚烯烃的相容剂,通过接枝共聚的方式将其与扩链剂相结合,形成一体化的相容改性剂。
该改性剂不仅具有优良的相容性,还能有效提高PBAT的机械性能。
三、PBAT材料性能的改善1. 扩链作用对PBAT的影响通过在PBAT中添加扩链剂,可以有效提高其分子量,从而改善材料的热稳定性和机械性能。
实验结果表明,扩链后的PBAT材料具有更高的拉伸强度、撕裂强度和冲击韧性。
2. 相容改性剂对PBAT的增容作用相容改性剂的加入能够显著提高不同聚合物之间的相容性,使PBAT材料在混合其他聚合物时形成均匀的共混物。
实验数据表明,添加相容改性剂后的PBAT材料在力学性能、热稳定性和耐候性等方面均有显著提高。
四、实验结果与讨论1. 扩链剂与相容剂的协同作用实验结果表明,扩链剂和相容改性剂的协同作用对PBAT材料的性能具有显著影响。
通过调整两者的比例,可以实现对PBAT材料性能的优化。
当扩链剂与相容改性剂的比例达到一定值时,PBAT材料的综合性能达到最佳。
相容剂在PET材料共混改性中的应用研究进展
相容剂在PET材料共混改性中的应用研究进展关键词:相容剂;PET;共混;改性;性能1. 引言聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种广泛应用的工程塑料,广泛用于食品包装、纤维和汽车零部件等领域,具有优异的物理性能和化学稳定性。
PET材料在一些方面还存在一定的局限性,如低冲击强度和低热稳定性。
如何改善PET材料的性能一直是研究的热点。
共混是一种常用的方法来改善材料性能的方式,它通过将两种或多种聚合物混合在一起,充分利用各自的特性,以产生具有优异综合性能的新材料。
由于PET与许多其他聚合物之间的相溶性差,常常难以获得理想的共混效果。
引入相容剂是改善PET与其他聚合物共混性的有效方法。
2. 相容剂的种类及添加方法相容剂是在共混体系中增加的一种物质,能够提高不相容的聚合物之间的相容性,从而改善共混材料的性能。
常用的相容剂有共聚化合物、接枝共聚物、共价交联剂、高分子增容剂等。
相容剂的选择应根据共混体系中参与共混的聚合物的性质来确定。
添加相容剂的方法可以包括物理混合、共聚合、接枝反应等。
3. 共混体系的性能改善添加相容剂可以显著改善PET与其他聚合物共混材料的性能。
添加PBT作为相容剂可以提高PET/PBT共混材料的冲击强度和热稳定性。
添加PP-g-AA作为相容剂可以提高PET/PP共混材料的热稳定性和力学性能。
相容剂的添加还可以改善共混材料的加工性能和耐候性能。
4. 相容剂的作用机理相容剂在共混体系中起到的作用主要有传递力学应力、降低相界面能和改善结晶行为等。
对于传递力学应力来说,相容剂可以通过共价键或物理吸附方式将两种聚合物结合在一起,从而提高共混体系的强度和韧性。
对于降低相界面能来说,相容剂可以在两种聚合物界面形成一层薄膜,减少界面张力,提高共混体系的相容性。
对于改善结晶行为来说,相容剂可以与聚合物共晶或共结晶,提高材料的结晶性能。
5. 研究展望目前,相容剂在PET材料共混改性中的研究已取得了一定的进展,但仍面临着一些挑战。
相容剂:键合新型合金的神秘“胶水”
相容剂:键合新型合金的神秘“胶水”
克赖.,K;林世安
【期刊名称】《国外塑料》
【年(卷),期】1991(009)001
【摘要】相容剂,即掺混物中能使不相容聚合物结合在一起的一种神秘组份,是化合物领域中人们谈论得最多,但又了解得最少的一种东西。
正如本文所指出的那样,笼罩在化合物材料工艺的这一关键领域上的神秘色彩,已开始慢慢散开。
【总页数】6页(P49-53,57)
【作者】克赖.,K;林世安
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ314.269
【相关文献】
1.聚合物合金用新型相容剂“RESEDA” [J], 卞觉新
2.一种新型相容剂对PA/ABS合金力学性能的影响 [J], 蔡昭军
3.一种PA/ABS合金的新型相容剂 [J], 史鹏伟;段浩;汤俊杰;齐阳城;李昌鸿;杨威
4.PC/ABS合金新型高效相容剂 [J], 陈耀庭;朱志翔;张发饶
5.新型丙烯酸酯类相容剂对PC/PP合金熔接痕强度的影响 [J], 杨燕;李明昆;艾军伟
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摘要 :研究 了国内一种 新型相容剂 甲基丙烯酸缩水甘油酯 一 苯 乙烯 一丙烯腈 共聚物 ( S A G - 0 0 8 )对 玻纤增强 聚对 苯二 甲酸 丁二 醇酯 ( P B T)复合 材料的力学性能影 响,并用 扫描 电镜 ( S E M)对复合 材料 的界面相容 性进行 了研究 。 S E M表 明,S A G - 0 0 8有助于复合材料界面黏结 。进一步 和国外相容剂乙烯 一丙烯酸 甲酯 一甲基丙烯酸缩 水甘油酯共 聚 物 ( A X 8 9 0 0 )进行 比较 ,结果表 明 ,S A G - 0 0 8可 以有效地 提高玻纤 增强 P B T的拉伸强度 、弯 曲强度及缺 口冲击强度 ; 而A X 8 9 0 0对 冲击强度改善 明显 。 关键 词 :相容剂 ;聚对苯二 甲酸丁二醇酯 ;玻璃纤维 ;甲基丙烯酸缩水 甘油 酯
第4 1卷第 5期 2 0 1 3年 5月
塑 料 工 业
C HI NA P L AS T I CS I NDUS T RY ・1 0 5・
一Байду номын сангаас
种新 型相容剂对 P B T / G F复合材料 力学 性 能 的影 响
朱从 山 ,张 鹏 ,朱延谭 , 田 冶
( 南通 日之升高分子新材料科技 有限公司 ,江苏 南通 2 2 6 4 0 0 )
he l p f u l f o r t h e i n t e r f a c i a l a d he s i o n o f t he c o mp o s i t e s . Fu r t h e r , c o mp a r e d wi t h f o r e i g n e r c o mp a t i l i z e r
Ab s t r a c t :A n e w d o me s t i c c o m p a t i b i l i z e r p o l y( s t 。 A N — G M A) ( S A G- O 0 8 )w a s e mp l o y e d t o i n v e s t i g a t e
聚对 苯二 甲酸 丁二 醇酯 ( P B T ) 是对 苯 二 甲酸 与
P B T中添加玻 璃纤 维可 以使 材料 耐热性 和机 械强 度 大 幅度 提 高 I 4 。玻 纤 增 强 P B T早 在 2 0世 纪 7 0年 代
t e n s i l e s t r e n g t h ,f l e x u r a l s t r e n g t h a n d n o t c h e d i m p a c t s t r e n th g ,a n d A X 8 9 0 0 j u s t c a n s i g n i i f c a n t l y i m p r o v e t h e
I n lue f nc e o f a Ne w Co mpa t i bi l i z e r o n Me c ha n i c a l Pr o pe r t i e s O f
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ZHU Co n g — s h a n, ZH ANG Pe n g, ZHU Ya n — t a n, TI AN Ye
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DO I :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5— 5 7 7 0 . 2 0 1 3 . 0 5 . 0 2 5
中 图 分 类 号 :T Q 3 2 3 . 4 1
文献 标 识码 :A
文 章 编 号 :1 0 0 5—5 7 7 0( 2 0 1 3 )0 5—1 0 5— 0 3
no t c h e d i mp a c t s t r e n g t h. Ke y wo r ds: Co mp a t i b i l i z e r ;P o l y bu t y l e n e Te r e ph t h a l a t e; Gl a s s F i b e r ; Gl y c i d y l Me t h a c r y l a t e
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( S E M)w a s c o n d u c t e d t o s t u d y t h e i n t e r r a c i a l c o mp a t i b i l i t y o f t h e b l e n d .S E M s h o w e d t h a t S A G - 0 0 8 w a s
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