Influência do tamanho de partícula de carbonato de cálcio modificado com ácido esteárico nas propriedades de filmes compósitos de PBAT
Polibutileno adipato/tereftalato (PBAT) é um copolímero de butileno adipato e butileno tereftalato, que não só tem boa tenacidade e estabilidade, mas também tem excelente Biodegradabilidade é um material de embalagem de filme de proteção ambiental verde ideal, e também é um dos mais estudados plásticos biodegradáveis.
No entanto, a resistência à tração do próprio PBAT é baixa, a taxa de degradação é lenta e o preço é de 5 a 6 vezes o do polipropileno comum, por isso é limitado em aplicação e promoção. A pesquisa atual foca em como obter materiais biodegradáveis com desempenho superior e baixo custo. A maior parte da pesquisa é preparar materiais compósitos verdes misturando cargas relativamente baratas com PBAT, garantindo suas propriedades degradáveis ao mesmo tempo. Controle custos e amplie seu valor de aplicação no mercado.
Devido ao seu baixo preço e certo efeito de endurecimento nos polímeros, o carbonato de cálcio é uma das cargas de polímeros mais utilizadas. O uso de carbonato de cálcio como pó de enchimento para preparar o material compósito PBAT/carbonato de cálcio tornou-se uma maneira viável de reduzir o custo do PBAT. Ao estudar as propriedades de compósitos ternários de PLA/PBAT/carbonato de nanocálcio, as propriedades térmicas e físicas dos compósitos são muito melhoradas após a adição de carbonato de nanocálcio. O PBAT foi preenchido com carbonato de cálcio e verificou-se que o carbonato de cálcio reduziu significativamente o custo, melhorando as propriedades mecânicas do compósito. PBAT modificado com carbonato de cálcio ultrafino, ao adicionar 20% de carbonato de cálcio, o material compósito ainda apresenta boas propriedades físicas.
A modificação da superfície de três tipos de carbonato de cálcio com diferentes tamanhos de partículas foi realizada com ácido esteárico, e o filme composto de PBAT/carbonato de cálcio modificado foi ainda preparado pelo método de fusão por fusão. Os efeitos das propriedades mecânicas e propriedades de transmissão de vapor de água mostram que:
(1) Através da análise de tamanho de partícula, a faixa de distribuição de tamanho de partícula de carbonato de cálcio ativado é relativamente ampla, principalmente distribuída em 1 ~ 20μm, o tamanho médio de partícula em volume é de 7,6μm; o tamanho de partícula de carbonato de cálcio ultrafino é distribuído principalmente em 0,2 ~ 5μm, tamanho médio de partícula em volume. O diâmetro é de 1,5 μm; a distribuição de tamanho de partícula de carbonato de nano-cálcio é relativamente concentrada, principalmente distribuída em 0,2-0,5 μm, e o tamanho médio de partícula em volume é de 0,34 μm. Através da análise FTIR, foi confirmado que o ácido esteárico foi revestido com sucesso na superfície do carbonato de cálcio, e o carbonato de cálcio modificado foi disperso na matriz de PBAT.
(2) Após a adição de carbonato de cálcio modificado, a temperatura de cristalização, cristalinidade e temperatura de fusão do PBAT são aumentadas. Quando foi adicionado carbonato de cálcio ativado com tamanho médio de partícula em volume de 7,6 μm, a temperatura de cristalização atingiu um valor máximo de 84,12 °C, que foi 13,07 °C superior à do PBAT puro; a cristalinidade também atingiu um máximo, de 10,4% de PBAT puro a 11,48%. Quando o nanocarbonato de cálcio modificado foi adicionado, a temperatura de fusão atingiu um valor máximo de 124,99 °C.
(3) As propriedades mecânicas dos filmes compósitos de PBAT/carbonato de cálcio modificado foram significativamente melhoradas e, com a diminuição do tamanho das partículas de carbonato de cálcio modificado, as propriedades mecânicas aumentaram gradualmente. Quando o carbonato de nanocálcio modificado com tamanho médio de partícula em volume de 0,34 μm é adicionado, a resistência à tração do filme compósito atinge o valor máximo de 19,9 MPa, que é 10,07 MPa maior que o do PBAT puro, e a tensão nominal de fratura atinge 551,8%, que é superior ao do PBAT puro. Ela é aumentada em 54% e a resistência ao rasgo em ângulo reto é aumentada de 72,5 kN/m de PBAT puro para 139,3 kN/m.
(4) A propriedade de barreira do filme ao vapor de água é aumentada após a adição de carbonato de cálcio modificado. A taxa de transmissão de vapor d’água do filme composto com adição de carbonato de cálcio ativado é a menor, que é 232,3g/(m2·24h), que é 28,06 menor que a do filme PBAT puro. %, o coeficiente de permeabilidade ao vapor de água correspondente diminuiu 66,09%.