OMMT对PHBV/EVA共混物的改性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.011

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (10): 60-67.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.011

OMMT对PHBV/EVA共混物的改性研究

帖锐, 吴悠, 韩小龙, 宋佳洁, 王雨辰, 阚春怡, 袁孟举, 靳玉娟()

北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2021-06-21 出版日期:2021-10-26 发布日期:2021-10-27
基金资助:
国家自然科学基金青年项目(51503007);“十三五”时期北京市属高校高水平教师队伍建设支持计划(CIT&TCD201804030)

Modification of PHBV/EVA Blends with OMMT

TIE Rui, WU You, HAN Xiaolong, SONG Jiajie, WANG Yuchen, KAN Chunyi, YUAN Mengju, JIN Yujuan()

College of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2021-06-21 Online:2021-10-26 Published:2021-10-27
Contact: JIN Yujuan E-mail:jinyujuan@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以有机改性蒙脱土（OMMT）为改性剂，采用熔融共混法制备了聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）/乙烯-乙酸乙烯酯/有机改性蒙脱土（PHBV/EVA/OMMT）共混物和样条，并通过旋转流变仪、差示扫描量热仪（DSC）、红外光谱仪（FTIR）、万能试验机、热失重分析仪（TG）、偏光显微镜（PLM）和扫描电子显微镜（SEM）等对其流变性能、结晶性能、力学性能、热性能及微观形貌等进行了表征。结果表明，随着OMMT含量的增加，PHBV/EVA/OMMT共混物的损耗模量和复数黏度增大；在PHBV/EVA/OMMT共混物中，OMMT产生了插层结构；OMMT的加入破坏了PHBV/EVA共混物的结晶，使其结晶度降低；当OMMT含量为7份（质量份，下同）时，PHBV/EVA/OMMT的结晶度最低，为43.4 %；随着OMMT含量的增加，PHBV/EVA/OMMT样条的断裂伸长率和冲击强度先升高后降低，当OMMT含量为3份时，其断裂伸长率较PHBV/EVA提升了38.3 %，冲击强度提升了52.5 %；加入OMMT后，PHBV/EVA样条的冲击断面变得更加粗糙。

关键词: 聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）, 乙烯-乙酸乙烯酯, 有机改性蒙脱土, 改性

Abstract:

Poly（3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate）（PHBV）/ethylene-vinyl acetate elastomer （EVA）/organically modified montmorillonite （OMMT） blends were prepared through melting blending using OMMT as a modifier. Their rheological， crystalline， mechanical， and thermal properties as well as morphology were characterized using a rotational rheometer， differential scanning calorimeter， infrared spectrometer， universal testing machine， thermal weight loss analyzer， polarized light microscope and scanning electron microscope. The results indicated that the blends achieved an increase in loss modulus and complex viscosity with an increase in the OMMT content. OMMT can induce an intercalation structure in the blends. The addition of OMMT deteriorated the crystallization of the blends， resulting in a decrease in crystallinity. The blends exhibited the lowest degree of crystallinity of 43.4 % at an OMMT content of 7 phr. Their elongation at break and impact strength increased at first and then decreased with an increase in the OMMT content. Compared to the PHBV/EVA binary blends， the ternary blends with 3 phr of OMMT achieved an increase in elongation at break by 38.3 % and in impact strength by 52.5 %. Their impact facture surface became rougher with the addition of OMMT.

Key words: poly（3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate）, ethylene-vinyl acetate elastomer, organically modified montmorillonite, modification

中图分类号:

TQ327.8

帖锐, 吴悠, 韩小龙, 宋佳洁, 王雨辰, 阚春怡, 袁孟举, 靳玉娟. OMMT对PHBV/EVA共混物的改性研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 60-67.

TIE Rui, WU You, HAN Xiaolong, SONG Jiajie, WANG Yuchen, KAN Chunyi, YUAN Mengju, JIN Yujuan. Modification of PHBV/EVA Blends with OMMT[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 60-67.

图/表 10

图1 PHBV/EVA/OMMT共混物的FTIR谱图

Fig.1 FTIR spectrum of PHBV/EVA/OMMT blends

OMMT含量/份	凝胶含量/%
0	0.77
1	4.65
3	6.94
5	5.80
7	3.86

表1 PHBV/EVA/OMMT共混物的凝胶含量

Tab.1 Gel content of PHBV/EVA/OMMT blends

图2 PHBV/EVA/OMMT共混物的流变性能

Fig.2 Rheological properties of PHBV/EVA/OMMT blends

图3 PHBV/EVA/OMMT共混物的PLM照片

Fig.3 PLM images of PHBV/EVA/OMMT blends

图4 PHBV/EVA/OMMT共混物的XRD谱图

Fig.4 XRD spectrum of PHBV/EVA/OMMT blends

OMMT含量/份	2θ/（°）	晶面间距/?
100	4.0	22.1
100	7.9	11.1
1	3.7	23.7
1	5.5	16.1
3	2.7	33.2
3	5.5	16.1
5	2.3	38.1
7	2.4	36.2

表2 PHBV/EVA/OMMT共混物的结晶性能

Tab.2 Crystallization behaviour of PHBV/EVA/OMMT blends from XRD spectrum

图5 不同OMMT含量PHBV/EVA/OMMT共混物的热性能曲线

Fig.5 Thermal performance of PHBV/EVA/OMMT blends with different OMMT content

OMMT含量/份	结晶温度/℃	结晶焓/J·g^-1	熔融温度/℃	熔融焓/J·g^-1	结晶度/ %	初始分解温度/℃
0	107.8	85.9	168.2	108.0	59.2	290.8
1	103.9	72.3	166.9	92.7	50.8	278.0
3	104.6	67.2	166.7	85.0	46.6	283.4
5	103.1	66.1	168.1	84.6	46.4	283.1
7	104.3	59.3	167.1	79.2	43.4	287.1

表3 PHBV/EVA/OMMT共混物的热性能

Tab.3 Thermal property of PHBV/EVA/OMMT blends

图6 PHBV/EVA/OMMT样条的力学性能

Fig.6 Mechanical properties of PHBV/EVA/OMMT splines

图7 PHBV/EVA/OMMT样条冲击断面的SEM照片

Fig.7 SEM images of the impact section of PHBV/EVA/OMMT splines

参考文献 27

1	GEYER R， JAMBECK J， RLAW K L. Production， Use， and Fate of All Plastics Ever Made［J］. Science Advances， 2017， 3（7）： 1700782.
2	DAUVERGNE P. Why Is the Global Governance of Plastic Failing the Oceans［J］. Global Environmental Change⁃Human and Policy Dimensions， 2018， 51： 22⁃31.
3	JAMBECK J R， GEYER R， WILCOX C， et al. Plastic Waste Inputs from Land into the Ocean［J］. Science， 2015， 347（6 223）： 768⁃771.
4	HEDRICK M M， WU F， MOHANTY A K， et al. Morphology and Performance Relationship Studies on Biodegradable Ternary Blends of Poly（3⁃hydroxybutyrate⁃co⁃3⁃hydroxyvalerate）， Polylactic Acid， and Polypropylene Carbonate［J］. RSC Advances， 2020， 10（73）： 44 624⁃44 632.
5	KENNOUCHE S， LE MOIGNE N， KACI M， et al. Morphological Characterization and Thermal Properties of Compatibilized Poly（3⁃hydroxybutyrate⁃co⁃3⁃hydroxyvalerate）（PHBV）/Poly（butylene succinate）（PBS）/Halloysite Ternary Nanocomposites［J］. European Polymer Journal， 2016， 75： 142⁃162.
6	MA P M， HRISTOVA⁃BOGAERDS D G， LEMSTRA P J， et al. Toughening of PHBV/PBS and PHB/PBS Blends via in Situ Compatibilization Using Dicumyl Peroxide as a Free⁃Radical Grafting Initiator［J］. Macromolecular Materials and Engineering， 2012， 297（5）： 402⁃410.
7	吴丽珍，王垒，翁云宣.PHBV共混改性研究进展［J］.塑料科技，2012，40（3）：96⁃102.
	WU L Z，WANG L，WENG Y X. Research Progress on Blending Modification of PHBV［J］. Plastics Science and Technology， 2012， 40（3）： 96⁃102.
8	SU T X， ZHANG R， WANG J J， et al. Study on the Poly（3⁃hydroxybutyrate⁃co⁃4⁃hydroxybutyrate）⁃Based Composites Toughened by Synthesized Polyester Polyurethane Elastomer［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2015， 132（44）： 42740.
9	李侃社，周远，牛红梅，等. 聚酯型热塑性聚氨酯弹性体的合成及对聚氯乙烯的增韧［J］. 高分子材料科学与工程， 2018， 34（1）： 24⁃30.
	LI K S， ZHOU Y， NIU H M， et al. Effects of Polyester Thermoplastic Polyurethane Elastomer on Toughening Modification of Polyvinyl Chloride［J］. Polymer Materials Science & Engineering， 2018， 34（1）： 24⁃30.
10	KARIMPOUR⁃MOTLAGH N， MOGHADAM A S， KHONAKDAR H A， et al. A Theoretical and Experimental Analysis of the Effect of Nanoclay on Gas Perm⁃Selectivity of Biodegradable PLA/EVA Blends in the Presence and Absence of Compatibilizer［J］. Macromolecular Materials and Engineering， 2020， 305（12）： 2000433.
11	LIN J， LI J， WANG J J， et al. Effects of Thermoplastic Elastomer on the Morphology and Mechanical Properties of Glass Fiber⁃Reinforced Polycarbonate/Acrylonitrile⁃Butadiene⁃Styrene［J］. Polymer Engineering and Science， 2019， 59： 144⁃151.
12	MA P， HRISTOVA⁃BOGAERDS D G， GOOSSENS J G P， et al. Toughening of Poly（lactic acid） by Ethylene⁃co⁃Vinyl Acetate Copolymer with Different Vinyl Acetate Contents［J］. European Polymer Journal， 2012， 48（1）： 146⁃154.
13	PARK H Y， HWANG S W， RYU H C， et al. Effect of Maleated EVA on Compatibility and Toughness of PETG/EVA Blend［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2013， 127（4）： 2 600⁃2 606.
14	WU D S， FENG Q， LI M， et al. Preparation and Protein Separation Properties of the Porous Polystyrene/Ethylene⁃Vinyl Acetate Copolymer Blend Nanofibers Membranes［J］. ACS Omega， 2019， 4（23）： 20 152⁃20 158.
15	付汝兴，郑凯鸣，王梓郡，等. 注塑和3D打印聚乳酸/乙烯⁃醋酸乙烯共聚物共混物形态和韧性［J］. 高分子材料科学与工程， 2019， 35（3）： 114⁃118.
	FU R X， ZHENG K M， WANG Z J， et al. Morphologies and Toughening Modification of PLA/EVA Blends Based on Injection Molding and 3D Printing［J］. Polymer Materials Science & Engineering， 2019， 35（3）： 114⁃118.
16	丁圆，张宏，刘琪，等. PE/EVA共混改性研究进展［J］. 化工时刊， 2020， 34 （10）： 25⁃27，62.
	DING Y， ZHANG H， LIU Q， et al. Research Progress of PE/EVA Blending Modification［J］. Chemical Industry Times， 2020， 34 （10）： 25⁃27，62.
17	KUGIMOTO D， KOUDA S， YAMAGUCHI M. Improvement of Mechanical Toughness of Poly（lactic acid） by Addition of Ethylene⁃Vinyl Acetate Copolymer［J］. Polymer Testing， 2019， 80： 106021.
18	KUGIMOTO D， KOUDA S， YAMAGUCHI M. Modification of Poly（Lactic Acid） Rheological Properties Using Ethylene⁃Vinyl Acetate Copolymer［J］. Journal of Polymers and the Environment， 2021， 29（1）： 121⁃129.
19	KELARAKIS A， GIANNELIS E P， YOON K. Structure–Properties Relationships in Clay Nanocomposites Based on PVDF/（Ethylene–Vinyl Acetate） Copolymer Blends［J］. Polymer， 2007， 48（26）： 7 567⁃7 572.
20	MARTINS C G， LAROCCA N M， PAUL D R， et al. Nanocomposites Formed from Polypropylene/EVA Blends［J］. Polymer， 2009， 50（7）： 1 743⁃1 754.
21	AGHJEH M R， ASADI V， MEHDIJABBAR P， et al. Application of Linear Rheology in Determination of Nanoclay Localization in PLA/EVA/Clay Nanocomposites： Correlation with Microstructure and Thermal Properties［J］. Composites Part B⁃Engineering， 2016， 86： 273⁃284.
22	RYU H J， HANG N T， LEE J H， et al. Effect of Organo⁃smectite Clays on the Mechanical Properties and Thermal Stability of EVA Nanocomposites［J］. Applied Clay Science， 2020， 196： 105750.
23	ZHENG J， WANG H， ZHUANG H， et al. Intercalation of Amido Cationic Drug with Montmorillonite［J］. Journal of Wuhan University of Technology⁃Mater， 2007， 22（2）： 250⁃252.
24	许睿，薛平，马海霞，等.纳米蒙脱土对超高分子量聚乙烯性能的影响［J］.塑料， 2018， 47（3）： 56⁃59.
	XU R， XUE P， MA H X， et al. Effect of Nano Montmorillonite on Properties of Ultra⁃High Molecular Weight Polyethylene［J］. Plastics， 2018， 47（3）： 56⁃59.
25	YU L， LIU Y， FENG P， et al. Organically Modified Montmorillonite Improves Interfacial Compatibility Between PLLA and PGA in Bone Scaffold［J］. Polymer Degradation Stability， 2020， 182：109394.
26	王思思. ADR反应性增容及纳米有机蒙脱土物理增容聚乳酸/弹性体不相容体系的研究［D］.海口：海南大学，2016.
27	陈君，陈庆华，钱庆荣，等.OMMT对PTT/ASA体系相形态和性能的影响［J］.材料研究学报， 2014， 28（2）： 107⁃113.
	CHEN J， CHEN Q H， QIAN Q R， et al. Effect of OMMT on Morphology and Property of PTT/ASA Blends［J］. Chinese Journal of Materials Research， 2014， 28（2）： 107⁃113.

[1]	冯凯, 李永青, 马秀清, 韩颖. 聚甲醛增韧改性的研究进展及应用[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 157-164.
[2]	陈轲, 刘鸣飞, 赵彪, 潘凯. 有机硅改性高分子材料阻燃及耐烧蚀性能研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 149-154.
[3]	邓天翔, 许利娜, 李守海, 张燕, 姚娜, 贾普友, 丁海阳, 李梅. PVC接枝改性及交联改性方法研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 140-148.
[4]	王镕琛, 张恒, 孙焕惟, 段书霞, 秦子轩, 李晗, 朱斐超, 张一风. 医疗卫生用聚乳酸非织造材料的制备及其亲水改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 158-166.
[5]	赵新新, 金晓冬, 施妍, 孙诗兵, 吕锋, 田英良, 赵志永. 基于紫外⁃臭氧辐照的挤塑聚苯乙烯表面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 8-13.
[6]	陈文静, 杨小龙, 韩顺涛, 韩颖, 马秀清. 聚丙烯腈材料改性方法及研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 158-165.
[7]	董露茜, 徐芳, 翁云宣. 聚乙醇酸改性及其应用研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 166-174.
[8]	李素圆, 刘会鹏, 龚舜, 黄国桃, 李玉才, 吴鑫, 邓建平, 潘凯. 热塑性聚酰胺弹性体改性EVA复合发泡材料的制备及性能表征[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 6-14.
[9]	马嘉森, 薛永兵, 郭旗, 刘振民. 废旧塑料改性剂改性沥青的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 131-138.
[10]	仇洪波. 基于仿生学的木材超疏水表面改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 182-196.
[11]	李永青, 杨小龙, 陈文静, 闫晓堃, 马秀清. 改性剂及高密度聚乙烯插层和剥离蒙脱石的分子动力学模拟[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 67-74.
[12]	金福锦, 郝雨楠, 焦红文, 赵宏宇. 建筑绝热用石墨改性挤塑聚苯乙烯泡沫板的应用及标准解读[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 109-115.
[13]	孙国华, 张信, 武德珍, 侯连龙. 高性能聚酰亚胺复合材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 147-155.
[14]	陆伟鑫, 陆冲, 王斌, 胡晶, 吴菁菁, 周秦鹏. 环氧改性剂对PA6/EVOH共混物性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 8-14.
[15]	黎帅, 龙春光, 闵建新, 周卓. 基于改性PET的极限PV值测试及摩擦学性能比较研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 87-94.

OMMT对PHBV/EVA共混物的改性研究

Modification of PHBV/EVA Blends with OMMT

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价