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技術 | 可降解塑料中添加的碳酸鈣與滑石粉各有什麼特征?

随着“限塑令”出台,各地紛紛響應,積極探索、研發可在自然環境中降解的新材料,其中生物可降解塑料較受熱捧。按原料來源,生物可降解塑料可分為石油基和生物基。

石油基可降解塑料主要有:聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)等;生物基可降解塑料主要有:聚乳酸(PLA)、澱粉、纖維素等。 由于考慮到材料的降解性、成本等因素,目前市場上的生物可降解塑料普遍選擇澱粉、纖維素等作為填充料。澱粉與高分子材料複合可制成降解材料,一般是将澱粉或其衍生物作為添加劑加到合成聚合物中,以改善合成聚合物的生物降解性。

材料降解時,因澱粉降解而剩下的多孔性聚合物,容易進—步發生氧化等降解反應。但澱粉、纖維素與樹脂相容性差,耐溫性不足,且成本較高,不适合大量填充。 在一般情況下,降解塑料大部分都是添加有滑石粉和碳酸鈣,從成本上來說碳酸鈣要比滑石粉低,從生産工藝來說,碳酸鈣比滑石粉好加工。但應注意加工中的溫度,滑石粉和碳酸鈣一樣有粒度的區分,一般是300目、600目、800目、1250目和2500目。

兩者之間的區别:1、滑石粉形狀是片狀,所以具有更高的剛度,尺寸穩定性和耐熱溫度,效果好。2、碳酸鈣一般都是粒狀,所以其剛度等各個方面不如滑石粉,但是其價格更低廉,并且白度高,同時對塑料沖擊韌性影響小。3、碳酸鈣一般可以分為輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣,而滑石粉沒有這個區分,滑石粉都是從天然的礦産中磨粉出來的。

兩者的特點:滑石粉和碳酸鈣都是用來做填充的,其目的主要有:1、增加尺寸穩定性(也就是收縮降低);2、增加材料的剛度;3、增加材料的耐熱性能;4、降低材料成本等幾個方面;缺陷:1、密度增加;2、使用不好,沖擊韌性下降;3、材料光澤有所下降。 兩者的具體作用: 滑石粉添加到生物可降解塑料中可增加材料的剛性、熱變形溫度、尺寸穩定性、表面硬度等;同時,超細滑石粉還可作為聚乳酸(PLA)的無機成核劑,添加适量超細滑石粉,可提高聚乳酸的結晶度和結晶速率,大大提高其力學性能。

滑石粉在聚乳酸改性中有三大作用:1、降低成本:滑石粉填充聚乳酸複合材料的制備方法,提供一種外表美觀、剛性好、制品成型周期短、質輕價廉的耐熱型聚乳酸複合材料制備技術和方法。2、提高強度:天然的滑石粉進行熔融共混,複合材料為完全可生物降解材料;具有優異的力學性能,其中拉伸強度可以達到50-70MPa。3、提高耐熱性:聚乳酸由于其自身的結晶以及成核劑滑石粉的促進結晶作用,使其具有較好的耐熱性能。碳酸鈣填充生物可降解塑料,可加快生物可降解塑料的降解,同時碳酸鈣可被某些無機營養型微生物作為碳源直接利用,微生物在土壤中活動時産生的有機酸以及硝化細菌、硫化細菌産生的硝酸、硫酸均能進一步提高碳酸鈣的溶解性。

碳酸鈣在生物降解塑料中作用:1、促進降解:碳酸鈣顆粒加大樹脂分子間的距離,消減高分子鍊段的作用力,阻礙大分子自由基的再交聯,促進光降解引發的自由基斷鍊反應,加速生物降解塑料的降解。2、易分解:掩埋潮濕環境,碳酸鈣能發生化學溶蝕,它被一些無機營養型微生物作為碳源直接利用。3、降低黏度,提高流動性:表面處理後的碳酸鈣提高降解塑料黏度,提高材料的流動性,降低能耗。


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