【摘 要】
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聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）是完全可生物降解材料。PBAT具有许多性能优势,包括高柔韧性,出色的冲击强度和熔融加工性,但由于其气体阻隔性能差、成本高,限制了其在包装薄膜领域的应用。聚碳酸亚丙酯（PPC）同样具备可生物降解性,还有优异的气体阻隔性能,但是由于玻璃化转变温度与环境温度接近,难以单独使用。将PBAT和PPC共混可以弥补二者作为单一材料使用时性能上的缺陷,从而得到性能优
【基金项目】
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广东省联合培养研究生示范基地人才培养项目
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聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）是完全可生物降解材料。PBAT具有许多性能优势,包括高柔韧性,出色的冲击强度和熔融加工性,但由于其气体阻隔性能差、成本高,限制了其在包装薄膜领域的应用。聚碳酸亚丙酯（PPC）同样具备可生物降解性,还有优异的气体阻隔性能,但是由于玻璃化转变温度与环境温度接近,难以单独使用。将PBAT和PPC共混可以弥补二者作为单一材料使用时性能上的缺陷,从而得到性能优异的复合材料。本文以PBAT/PPC生物降解复合材料为主要研究对象,研究了不同PBAT、PPC组分比例对复合材料各项性能的影响;针对PBAT和PPC的界面相容性差造成的对性能影响问题,研究以异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）作为相容改性剂,改善PBAT与PPC二者间的界面相容性;最后针对当前生物降解材料由于成本高而造成的难以规模化应用问题,研究以低成本纳米碳酸钙（nano-Ca CO3）作为填充材料制备的纳米复合材料的性能。第一部分采用熔融共混法制备了不同组分比例的PBAT/PPC共混物,研究了PBAT、PPC组分比例对共混物力学性能、热性能、微观结构、熔体黏度和阻隔性能的影响;对比了热压成型和吹塑成膜两种成型方式的试样的力学性能,以及复合材料的气体阻隔性能。力学性能测试表明,当PPC含量为50wt%时,PBAT/PPC薄膜的纵向（MD）和横向（TD）拉伸强度为28.1 MPa/27.8 MPa,断裂伸长率为865%/697%;氧气透过率和水蒸气透过率的测试结果表明,PBAT/PPC（50/50）复合材料的水蒸气透过系数（WVP）为1.55 g·mm·m-2·d-1,较纯PBAT降低62.6%,氧气透过系数（OP）较PBAT降低47.8%。第二部分以PBAT/PPC（50/50）为基体,异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）为增容剂,采用熔融共混法和吹塑成型法制备了TGIC改性PBAT/PPC/复合材料及薄膜。研究了TGIC用量对复合材料及薄膜的结构、热力学性能和气体阻隔性能的影响。结果表明:随着TGIC含量的增加,PBAT与PPC的玻璃化转变温度相互靠近;微观形貌研究表明PPC相以更细小球型状均匀分散在PBAT连续相中;TGIC的加入有效的改善了PBAT和PPC的界面相容性,且有效提高了共混物尤其是PPC的热稳定性;此外,TGIC可以明显改善PBAT/PPC复合薄膜的力学性能和水蒸气阻隔性能,当TGIC的含量为1%时复合薄膜的拉伸强度提高35%,当TGIC的含量为2%时复合薄膜的水蒸气透过系数下降40%。第三部分在加入1%TGIC的基础上,通过吹塑成型法制备了PBAT/PPC/nano-Ca CO3复合薄膜,系统研究了nano-Ca CO3的加入及填充量对复合材料及复合薄膜的结构、热性能、力学性能和阻隔性能的影响。结果表明:nano-Ca CO3优先选择分布在PBAT相,并提高了PBAT的结晶温度;nano-Ca CO3可以提高复合材料的初始降解温度;随着nano-Ca CO3填充量的增加,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率先增加后降低,当nano-Ca CO3填充量为15%时,复合薄膜的力学性能最佳,纵向/横向拉伸强度分别为20.4 MPa/17.3 MPa,断裂伸长率分别为579%/519%;nano-Ca CO3的加入,对复合薄膜的水蒸气和氧气阻隔性能均有提高。
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