马来酸酐接枝改性GTR对聚乳酸性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.004

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (7): 20-24.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.004

马来酸酐接枝改性GTR对聚乳酸性能的影响

胡永祥¹, 谢纪岭², 李伟铭³, 张璐¹, 汤香港¹, 吕亿同¹, 申红望¹(), 鞠冠男¹

^1.山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 255100
^2.山东方特管业有限公司，山东泰安 271412
^3.东营市赫邦化工有限公司，山东东营 257237

收稿日期:2023-11-22 出版日期:2024-07-26 发布日期:2024-07-24
通讯作者: 申红望（1985—），男，讲师，从事生物降解高分子材料成型加工及改性研究，shwhappylife@163.com
E-mail:shwhappylife@163.com
作者简介:第一联系人：地址：北京市海淀区阜成路11号《中国塑料》杂志社广告部
邮编：100048
基金资助:
山东省科技型中小企业创新提升工程(2022TSGC1166、2023TSGC0589);山东省自然科学基金(ZR2023ME233)

Effect of maleic anhydride graft⁃modified ground tire rubber on properties of poly（lactic acid）

HU Yongxiang¹, XIE Jiling², LI Weiming³, ZHANG Lu¹, TANG Xianggang¹, LYU Yitong¹, SHEN Hongwang¹(), JU Guannan¹

^1.College of Materials Science and Engineering，Shandong University of Technology，Zibo 255100，China
^2.Shandong Fangte Pipe Industry Co，Taian 271412，China
^3.Dongying Hebang Chemical Co，Dongying 257237，China

Received:2023-11-22 Online:2024-07-26 Published:2024-07-24
Contact: SHEN Hongwang E-mail:shwhappylife@163.com

摘要/Abstract

摘要：

以过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，将马来酸酐（MAH）接枝到废旧轮胎橡胶粉（GTR）表面得到了GTR⁃g⁃MAH（MGTR），采用熔融共混法制备了聚乳酸（PLA）/MGTR共混物，并对其微观形貌、结晶行为及力学性能进行了系统分析。结果表明，成功地将MAH接枝到GTR上；MGTR粒子能均匀地分散在PLA基体中，两相间具有良好的相容性；MGTR能促进PLA的结晶并形成更加完善的晶体。当MGTR含量为10 %时，样品具有最高的结晶度16.4 %，是纯PLA的7倍；PLA/MGTR的拉伸强度随着MGTR含量的增加逐渐减小，而断裂伸长率和冲击强度呈现出先增加后减小的趋势。当MGTR含量为15 %时，样品表现出最大的断裂伸长率和冲击强度，分别比纯PLA提高了30 %和60 %，对PLA起到了良好的增韧效果，并能保持较好的拉伸强度。

关键词: 聚乳酸, 废旧橡胶粉, 马来酸酐接枝, 相容性, 力学性能

Abstract:

Maleic anhydride （MAH） was grafted onto the surface of waste rubber powder （GTR） to obtain GTR⁃g⁃MAH （MGTR） using benzoyl peroxide as an initiator. Poly（lactic acid）（PLA）/MGTR blends were prepared through melt blending， and their micromorphology， crystallization behavior， and mechanical properties were thoroughly investigated. As a result of successful grafting of MAH onto GTR， the MGTR particles were uniformly distributed in the PLA matrix due to good phase compatibility. Additionally， MGTR could facilitate the crystallization of PLA and the formation of more perfect crystals. The tensile strength of the PLA/MGTR blends decreased with an increase in the MGTR content， while their elongation at break and impact strength exhibited an increasing trend at first and then a decrease. The blends containing 10 wt% MGTR exhibited the highest crystallinity of 16.4 %， which is 7 times that of pure PLA. With 15 wt% MGTR was incorporated， the blends showed the highest elongation at break and impact strength， which were 30 % and 60 % greater than those of pure PLA， respectively. This allowed the blends to maintain good tensile strength and also resulted in effective toughening for PLA.

Key words: poly（lactic acid）, ground tire rubber, grafted maleic anhydride, compatibility, mechanical property

中图分类号:

TQ321

胡永祥, 谢纪岭, 李伟铭, 张璐, 汤香港, 吕亿同, 申红望, 鞠冠男. 马来酸酐接枝改性GTR对聚乳酸性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 20-24.

HU Yongxiang, XIE Jiling, LI Weiming, ZHANG Lu, TANG Xianggang, LYU Yitong, SHEN Hongwang, JU Guannan. Effect of maleic anhydride graft⁃modified ground tire rubber on properties of poly（lactic acid）[J]. China Plastics, 2024, 38(7): 20-24.

图/表 6

图1 GTR和MGTR的FTIR谱图

Fig.1 FTIR of GTR and MGTR

图2 PLA和PLA/GTR样品脆断面的SEM照片

Fig.2 SEM of brittle sections of PLA and PLA/GTR samples

图3 PLA和PLA/MGTR样品脆断面的SEM照片

Fig.3 SEM of brittle sections of PLA and PLA/MGTR samples

图4 PLA和PLA/MGTR复合材料的DSC二次升温曲线

Fig.4 DSC secondary heating curves of PLA and PLA/MGTR composites

样品	T_g/℃	T_cc/℃	T_m/℃	∆H_cc/ J·g^-1	∆H_m/ J·g^-1	X_c/%
PLA	59.9	111.7	151.0	27.8	29.9	2.3
PLA/5 %GTR	59.5	112.3	151.1	23.4	29.2	6.0
PLA/5 %MGTR	61.4	108.1	169.1	24.9	33.1	8.3
PLA/10 %MGTR	60.9	106.2	168.3	13.4	31.6	16.4
PLA/15 %MGTR	62.4	109.0	169.3	18.8	28.8	8.5
PLA/20 %MGTR	61.7	107.0	169.0	19.8	28.2	6.8

表1 PLA和PLA/MGTR复合材料的DSC数据

Tab.1 DSC data of PLA and PLA/MGTR composite

图5 不同含量的MGTR或GTR对复合材料力学性能的影响

Fig.5 Mechanical properties of composites with different contents of MGTR or GTR

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马来酸酐接枝改性GTR对聚乳酸性能的影响

Effect of maleic anhydride graft⁃modified ground tire rubber on properties of poly（lactic acid）

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