PLA/PBAT/OMMT纳米复合材料微观结构调控

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.04.007

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (4): 35-41.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.04.007

PLA/PBAT/OMMT纳米复合材料微观结构调控

王翔宇, 张玉霞()

北京工商大学材料与机械工程学院，北京 100048

收稿日期:2019-12-12 出版日期:2020-04-26 发布日期:2020-04-26

Tuning of Microstructure of PLA/PBAT/OMMT Nanocomposite

Xiangyu WANG, Yuxia ZHANG()

School of Materials and Mechanical Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

Received:2019-12-12 Online:2020-04-26 Published:2020-04-26
Contact: Yuxia ZHANG E-mail:chinaplas@126.com

摘要/Abstract

摘要：

利用环氧基化合物ADR在转矩流变仪中将PLA锚固到OMMT上，然后将所得PLA/OMMT/ADR体系与PBAT复配，制备（PLA/OMMT/ADR）/PBAT纳米复合材料。对不同体系的表面张力及相间的界面张力进行了测试，计算得到PLA和PBAT分别与OMMT间的浸润系数；借助TEM和SEM对相关体系的微观结构进行了观察和分析。结果表明，OMMT上锚固了PLA；随着ADR含量增加，浸润系数减小，使OMMT由倾向于分布在PLA与PBAT界面处逐渐转变为倾向于分布于PLA相的一侧；OMMT以剥离状态均匀分布于（PLA/OMMT/ADR）/PBAT体系中，这归因于ADR的加入改善了PLA与PBAT间的亲和性，促使OMMT向PLA与PBAT界面处及PBAT相中迁移；随着ADR用量的增加，PLA与PBAT相界面变得模糊，相容性改善。

关键词: 聚乳酸, 聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯, 有机改性蒙脱土, 纳米复合材料, 微观结构, 调控

Abstract:

PLA is anchored onto OMMT in a torque rheometer by ADR, and the resultant PLA/OMMT/ADR is compounded with PBAT to make （PLA/OMMT/ADR）/PBAT nanocomposite. Facial tension of various composites and interfacial tension between different phases were calculated by testing the contact angle, leading to the wetting coefficient between PLA and PBAT and OMMT, respectively. Microstructure of the nanocomposite was observed by TEM and SEM. IR?FT shows that PLA was anchored onto OMMT. With the increasing of ADR, the wetting coefficient between different phases decreased, leading to the transformation of OMMT in the interfaces between PLA and PBAT to PLA domain. It can be seen from TEM that OMMT was exfoliated and well distributed in （PLA/OMMT/ADR）/PBAT system, which is attributed to the improvement of affinity between PLA and PBAT, as well as the movement of OMMT from PLA domains to the interfaces between PLA and PBAT and PBAT domains. Pictures from SEM shows that with the increasing loading of ADR, the interfaces between PLA and PBAT became blurred, which means the increase of the compatibility between PLA and PBAT.

Key words: poly (lactic acid), poly (butylene adipate?co?terephthalate), organically modified montmorillonite, nanocom?posite, mocrostructure, tuning

中图分类号:

TQ 321

王翔宇, 张玉霞. PLA/PBAT/OMMT纳米复合材料微观结构调控[J]. 中国塑料, 2020, 34(4): 35-41.

Xiangyu WANG, Yuxia ZHANG. Tuning of Microstructure of PLA/PBAT/OMMT Nanocomposite[J]. China Plastics, 2020, 34(4): 35-41.

图/表 12

样品编号	PLA/份	OMMT/份	ADR/份
1^#	80	2	0
2^#	80	2	0.2
3^#	80	2	0.4
4^#	80	2	0.6
5^#	80	2	0.8

表 1 OMMT上锚固 PLA的配方

Tab.1 Composition of PLA/OMMT composites

样品编号	PLA/份	OMMT/份	ADR/份	PBAT/份
6^#	80	2	0	20
7^#	80	2	0.2	20
8^#	80	2	0.4	20
9^#	80	2	0.6	20
10^#	80	2	0.8	20

表 2 锚固样品与PBAT共混配方

Tab.2 Formula of (PLA /OMMT)/PBAT composites

图1 纳米粒子在聚合物中选择性分布的影响因素

Fig.1 Factors influencing the selective distribution of nanoparticles in polymers

图2 不同复配体系的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of the resultant samples

图3 ADR与PLA/PBAT/OMMT的反应机理

Fig.3 Reaction scheme of ADR with various ingredients

样品组成	界面张力 $γ P L A - O M M T$	界面张力	界面张力 $γ P B A T - O M M T$	浸润系数ω_a
PLA?PBAT	2.138	8.892	3.057	-0.103
1^#?PBAT	1.183	6.638	3.057	-0.282
2^#?PBAT	1.428	6.965	3.057	-0.234
3^#?PBAT	2.984	11.606	3.057	-0.006
4^#?PBAT	0.836	4.895	3.057	-0.454
5^#?PBAT	0.218	1.725	3.057	-1.646

样品组成	界面张力 $γ P L A - O M M T$	界面张力	界面张力 $γ P B A T - O M M T$	浸润系数ω_a
PLA?PBAT	2.138	8.892	3.057	-0.103
1^#?PBAT	1.183	6.638	3.057	-0.282
2^#?PBAT	1.428	6.965	3.057	-0.234
3^#?PBAT	2.984	11.606	3.057	-0.006
4^#?PBAT	0.836	4.895	3.057	-0.454
5^#?PBAT	0.218	1.725	3.057	-1.646

表3 不同组分间的界面张力和浸润系数

Tab.3 Interfacial tension and wetting coefficient between each two ingredients

表3 不同组分间的界面张力和浸润系数

Tab.3 Interfacial tension and wetting coefficient between each two ingredients

图4 不同样品与PBAT间浸润系数的变化

Fig.4 Wetting coefficients of PBAT with various samples

图5 PLA/PBAT/OMMT、（PLA/OMMT）/PBAT和（PLA/OMMT/ADR）/PBAT复合材料的TEM照片

Fig.5 TEM of PLA/PBAT/OMMT,（PLA/OMMT）/PBAT and （PLA/OMMT/ADR）/PBAT composites

图6 OMMT锚固试样的XRD曲线

Fig.6 XRD of PLA/PBAT/OMMT,（PLA/OMMT）/PBAT and （PLA/OMMT/ADR）/PBAT composites

图7 分散相与连续相黏度比随ADR增加的变化趋势

Fig.7 Viscosity ratio of PBAT over PLA against ADR loading

图8 不同ADR含量条件下复配体系的SEM照片

Fig.8 SEM of （PLA/OMMT/ADR）/PBAT composites

图9 （PLA/OMMT/ADR）/PBAT的PLM照片

Fig.9 PLM of （PLA/OMMT/ADR）/PBAT composites

参考文献 15

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