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滑石粉的硅烷改性对聚乳酸PLA的影响

聚乳酸(PLA)作为一种可由玉米、水稻、甜菜等为初始原料合成的环境友好型热塑性聚合物,具有原料可再生、可生物降解、可生物吸收及可循环的优点,是当前应用最广泛的生物材料之一。但PLA脆性大、热分解温度低等问题限制了其进一步应用,因此大量学者致力于对其进行性能改善。


 

常用的改性方法有共混、增塑及共聚改性。其中共混改性是较为常用的改性方式,它可以有效提高聚合物的机械性能及加工性能,降低成本。


滑石粉(talc)是一种白色片状结构的无臭无味粉末,主要由含水的硅酸镁(分子式 Mg3[Si4O10](OH2)构成,化学性质稳定且分散性强,常用于填料改性。在复合材料中可用作成核剂促进结晶,最终改变聚合物性质。


近年来向聚合物中添加滑石粉来改善聚合物性能已越来越受研究者喜爱。由于无机填料和聚合物基体的相容性较差,复合时容易在界面上形成空隙和缺陷,导致界面强度较低。而使用偶联剂对填料表面处理可解决此问题,因此采用钛酸酯、硅烷偶联剂KH550和十八胺对滑石粉进行表面改性,并将改性后的滑石粉用作填料,从而研究表面处理剂对滑石粉/聚乳酸复合材料力学性能和热稳定性的影响。    


聚乳酸结晶后形成的球晶半径较大,结晶性能一般;在加入滑石粉以后,球晶的半径明显减小,结晶性能明显改善;再通过硅烷偶联剂处理以后,球晶半径进一步减小,结晶性能进一步增强。滑石粉含量为1%时,滑石粉/PLA复合材料拉伸强度达到62.5MPa;滑石粉经过硅烷偶联剂改性后,其拉伸强度进一步提高至72.1MPMpa,且断裂伸长率也所提高。

 

DTA分析表明表面处理剂对滑石粉进行处理可使滑石粉/PLA复合材料的结晶温度有所降低;动态再结晶分析也表明滑石粉含量为1% 的复合材料相对于未添加填料的PLA材料出现明显结晶,球晶半径减小且结晶速率得到提高,经过硅烷偶联剂处理后结晶程度进一步提高。


文章来源:佛山市创纳新材料有限公司


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