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PLA和PBAT改性技術(shù):用硅灰石填充,可以增強增韌
降解塑料生產(chǎn)企業(yè)是目前研究、工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)為成熟、并且在周圍環(huán)境中可以生物降解的一種脂肪族聚酯材料。然后,降解塑料生產(chǎn)企業(yè)因其自身的高脆性、低降解速率、以及耐熱性差等缺陷,限制了其應(yīng)用推廣。
因此,為了克服上述局限性,國內(nèi)外的科研工作者通過化學(xué)改性、物理改性以及物理-化學(xué)協(xié)同改性等手段對PLA進行結(jié)構(gòu)調(diào)控,以此提升降解塑料生產(chǎn)企業(yè)的綜合性能。
降解塑料生產(chǎn)企業(yè)是由己二酸丁二酯(PBA)和對苯二甲酸丁二酯(PBT)無規(guī)共聚生成的脂肪族-芳香族共聚酯,由于其具有高斷裂伸長率,高沖擊強度和可生物降解性,因此被廣泛用于增韌改性PLA。
為了降低生產(chǎn)成本,成功制備出綜合性能較好的PLA基復(fù)合材料,張云飛在前人的工作基礎(chǔ)上,利用硅灰石填充改性PLA/PBAT共混體系,并系統(tǒng)研究了硅灰石對PLA/PBAT復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能的影響。
FTIR結(jié)果表明,硅灰石與PLA/PBAT共混物之間沒有發(fā)生明顯的化學(xué)鍵合,其在PLA/PBAT共混物中是一種物理分散。
FESEM照片顯示,硅灰石在PLA/PBAT/硅灰石復(fù)合材料中形成了取向排列,并且隨著硅灰石含量的增加,硅灰石與PLA/PBAT相之間的界面粘附力減弱;DSC分析顯示,硅灰石的加入促進了PLA的結(jié)晶,使得其熔融溫度向高溫方向移動。添加少量硅灰石可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能,當(dāng)添加1份硅灰石時,復(fù)合材料的拉伸強度從41.08?MPa增至44.89?MPa,缺口沖擊強度從67.89?kJ/m2增至70.32?kJ/m2。采用擴鏈技術(shù)改性可使PLA分子支鏈化,有效提高PLA的相對分子質(zhì)量,補償加工過程中相對分子質(zhì)量的損失,提高熔體強度。
全降解為什么添加偶聯(lián)劑
降解塑料生產(chǎn)企業(yè)為了提高塑料的某些性能并降低產(chǎn)品成本,有效的辦法是填充改性,即在聚合物中添加大量廉價的無機填料。
由于無機填料與有機架合物之間在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)上的顯著差異,缺乏親和性往往會導(dǎo)致復(fù)合塑料的力學(xué)性能和加工性能等受到不良的影響,偶聯(lián)劑的應(yīng)用可以解決這些問題。
偶聯(lián)劑也稱為表面改性劑,它是一種增強無機填料與有機聚合物之間親和力的有機化合物。一般由兩部分組成:一部分是親無機基團,可與無機填充劑或增強材料作用;另一部分是親有機基團,可與合成樹脂作用。
采用偶聯(lián)劑對無機填料表面進行物理化學(xué)處理,可以使其親水性表面變成親油性,達到與聚合物的緊密結(jié)合。普通PE膜類產(chǎn)品可以通過撿拾帶出一部分,但是這種肉眼不可見的小碎片無法撿拾,散落到土壤中會造成更大的污染。改善了填料與聚合物之間的相容性,在塑料加工過程中降低合成樹脂熔體的粘度,改善填充劑的分散度以提高加工性能,進而有利于改進塑料的力學(xué)性能、加工性能和之品質(zhì)量,用量一般為填充劑用量的0.5~2%
全降解材料堆肥發(fā)酵工藝
降解塑料生產(chǎn)企業(yè)堆肥實際就是廢棄物穩(wěn)定化的一種形式,但它需要特殊的濕度、通氣條件和微生物以產(chǎn)生適宜的溫度。一般認(rèn)為這個溫度要高于45℃,保持這種高溫可以使病原菌失活,并雜草種子。在合理堆肥后殘留的有機物分解率較低、相對穩(wěn)定并易于被植物吸收。堆肥后臭味可以大大降低。然而作為一項有望革新制造業(yè)生產(chǎn)方式的新興技術(shù),3D打印并不能蜻蜓點水式地僅在一兩種原材料中展現(xiàn)其環(huán)保潛質(zhì),而應(yīng)將環(huán)保上升為整個產(chǎn)業(yè)的共同目標(biāo),否則便不足以在未來實現(xiàn)長期發(fā)展。
堆肥過程有許多不同種類的微生物參與。由于原料和條件的變化,各種微生物的數(shù)量也在不斷發(fā)生變化,所以堆肥過程中沒有任何微生物始終占據(jù)主導(dǎo)地位。每一個環(huán)境都有其特定的微生物菌群,微生物的多樣性使得堆肥在外部條件出現(xiàn)變化的情況下仍可避免系統(tǒng)崩潰。降解塑料生產(chǎn)企業(yè)是目前研究、工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)為成熟、并且在周圍環(huán)境中可以生物降解的一種脂肪族聚酯材料。
堆肥過程主要靠微生物的作用進行,微生物是堆肥發(fā)酵的主體。參與堆肥的微生物有兩個來源:一是有機廢棄物里面原有的大量微生物;光降解塑料需要充足的光照才能降解,給生產(chǎn)帶來了很大局限性,所以光降解塑料的推廣并不好。另一是人工加入的微生物接種劑。這些在一定條件下對某些有機廢物具有較強的分解能力,具有活性強、繁殖快、分解有機物迅速等特點,能加速堆肥反應(yīng)的進程,縮短堆肥反應(yīng)的時間。
堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。好氧堆肥是在有氧情況下的有機物料分解過程,其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳、水和熱;厭氧堆肥是在無氧條件下有機物料的分解過程,厭氧分解后的代謝產(chǎn)物是、二氧化碳和許多低分子量的中間產(chǎn)物,如有機酸等。
參與堆肥過程的主要微生物種類是細(xì)菌、真菌以及。這3種微生物都有中溫菌和高溫菌。
堆肥過程中微生物的種群隨溫度的變化發(fā)生如下的交替變化:低、中溫菌群為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈邷鼐簽橹?,中高溫菌群為主轉(zhuǎn)化為中低溫菌群。隨著堆肥時間的延長,細(xì)菌逐漸減少,逐漸增多,霉菌和酵母菌在堆肥的末期顯著減少。