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热塑性生物降解塑料的研究

1、可生物降解塑料技术的重要作用是?


随着碳中和、碳达峰的日益临近以及环保的重要地位,生物可降解塑料得到了空前发展。随着可生物降解塑料技术的发展以及PBAT、PLA等生物降解材料的逐渐成熟,推进塑料制品可生物降解化的市场应用,对减少废旧塑料制品带来的污染,并最终实现资源和环境的可持续性发展具有重大意义。


2、如何实现PBAT的大规模应用?

聚对苯二甲酸已二酸丁二醇酯(PBAT)是一种新型可降解塑料,具有较好的力学性能及成膜性,是理想的绿色环保薄膜制品。但高昂的价格使其无法实现大规模应用,一般可通过添加填料碳酸钙来达到降低成本的目的。青岛四维化工有限公司采用硼酸酯助剂改性制备出50%和40%钙含量的PBAT可降解复合材料。改性后,可明显提高碳酸钙粒子在PBAT树脂基质中的分散性,增强填料与树脂基质间的相容性和界面结合力,提高材料的韧性及材料的稳定性。


目前青岛四维化工有限公司已开始对热塑性生物降解塑料展开深入研究,主要探索不同助剂对高钙含量的PBAT材料的性能影响。


实 验 一  



将市面上常用可降解助剂与四维公司研发的助剂做对比实验,基材为PBAT,复合材料中钙含量为50%。




 结 论   


1、与空白样对比可知,市面上常用于可降解塑料的改性助剂具有一定的改性效果,其中钛酸酯改性液(A-4)改性效果最好;

2、四维公司研发的新型硼酸酯助剂的加入能够改善材料的相容性及韧性。从目前的测试效果看,2%P7S同比市售最好助剂(钛酸酯改性液)的力学性能更好,其伸长率达到545.28%,强度达到12.77MPa;减量后的P7S助剂仍具有优异的韧性,断裂伸长率基本与钛酸酯助剂改性效果在同一水平,强度略低,但仍满足复合材料使用需求;

3、P20改性剂对比钛酸酯改性液,从实验测试数据来看,P20改性后断裂伸长率较好,但强度略低于钛酸酯改性液,不过仍满足使用要求。

4、结合实验室测试结果可得如下结论,对于50%钙含量的复合材料,P7S改性效果可以超过同等含量的钛酸酯改性液的改性效果,减半后的P7S助剂应用于复合材料后仍具有较好的力学性能。


实 验 二  


降低钙含量至40%,探索同等含量或减量后助剂的改性效果,并与钛酸酯助剂做对比试验。




   结 论   


1、从上述实验测试数据可以看出,钙含量降低至40%时, P20、P7S改性复合材料的力学性能远远优于同等含量的钛酸酯改性液的改性效果,最大的拉伸强度可达14.60MPa、拉断伸长率可达627%。同等含量的几种助剂的改性效果依次为:P20>P7S>钛酸酯改性液。

2、减半后的P20、P7S(即含量占比为1%时)对比2%钛酸酯改性液力学性能,1%P7S改性后断裂伸长率仍优于钛酸酯改性液的改性效果,拉伸强度基本在同一水平;P20改性后,断裂伸长率略低,拉伸强度略优于钛酸酯助剂的改性效果。减量后的P7S及P20助剂改性复合材料后力学性能仍满足使用需求。

3、P20变量实验,由目前的测试数据可得,2.0%P20改性效果最好,远优于钛酸酯助剂的改性效果。

4、P7S变量实验,1.5%P7S改性效果最佳,且优于钛酸酯助剂的改性效果。



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