硅灰石填充PLA-PBAT共混体系的结构与性能研究

硅灰石填充PLA-PBAT共混体系的结构与性能研究

摘要：本研究旨在探究硅灰石填充PLA/PBAT共混体系的结构与性能，以期为生物可降解材料的开发与应用提供理论依据。通过添加不同比例的硅灰石填充剂到PLA/PBAT共混体系中，并通过多种测试手段对其结构与性能进行综合评估，结果显示硅灰石填充剂能够显著影响PLA/PBAT体系的力学性能、热稳定性以及形态结构。随着硅灰石填充剂含量的增加，PLA/PBAT复合材料的拉伸强度和模量呈现出先增加后减小的趋势，而断裂伸长率则逐渐降低。热重分析表明，硅灰石填充剂可提高PLA/PBAT共混体系的热稳定性，使其能够在高温环境下保持良好的力学性能。此外，扫描电镜观察结果显示，硅灰石填充剂能够有效提升PLA/PBAT共混体系的结晶度，进一步增强其力学性能，并且形成了与聚合物基质良好的界面相容性。

关键词：硅灰石填充剂；PLA/PBAT共混体系；结构；性能

1.引言

由于传统塑料对环境和人类健康的不利影响，生物可降解塑料已成为当今的研究热点之一。PLA（聚乳酸）和PBAT（聚缩丁二酸丁二醇酯）是两种具有良好生物可降解性能的材料，其共混体系通常能够在强度、韧性和成本等方面综合优化，因此备受关注。然而，PLA/PBAT共混体系的力学性能和热稳定性仍然需要进一步改善，这对于其应用范围的扩大具有重要意义。

2.实验方法

本研究使用硼砂等添加剂通过溶液共混法制备了PLA/PBAT共混体系样品，并在其中添加了不同比例的硅灰石填充剂。通过拉伸测试仪对样品的力学性能进行了测试，热重分析仪对样品的热稳定性进行了评估，扫描电镜观察了样品的形态结构。

3.结果与讨论

3.1力学性能

研究结果显示，随着硅灰石填充剂含量的增加，PLA/PBAT复合材料的拉伸强度和模量呈现出先增加后减小的趋势。这可以归因于硅灰石填充剂的加入有效增加了复合材料的刚性，但当填充剂含量过高时，可能导致填充剂之间的聚集，从而削弱了力学性能。此外，断裂伸长率逐渐降低，也说明了填充剂对材料韧性的影响。

3.2热稳定性

通过热重分析，我们发现硅灰石填充剂的加入可以提高PLA/PBAT复合材料的热稳定性。当填充剂含量为10%时，样品的热分解温度较纯PLA/PBAT复合材料提高了10°C左右。这表明硅灰石填充剂的加入可以有效提高PLA/PBAT复合材料的热稳定性，使其能够在高温环境下保持较好的力学性能。

3.3形态结构

通过扫描电镜观察发现，PLA/PBAT复合材料中添加硅灰石填充剂后，样品呈现出更高的结晶度和更均匀的晶体分布。这说明硅灰石填充剂不仅能够增强复合材料的力学性能，还能与聚合物基质形成较好的界面相容性。这种界面相容性有助于提高材料的结晶度和机械性能。

4.结论

本研究通过添加不同比例的硅灰石填充剂到PLA/PBAT共混体系中，对其结构与性能进行了研究。结果表明，硅灰石填充剂能够显著影响PLA/PBAT体系的力学性能、热稳定性以及形态结构。适当的填充剂含量可以提高材料的力学性能和热稳定性，而过高的填充剂含量可能对力学性能产生不利影响。此外，填充剂的加入还能改善复合材料的结晶度和界面相容性。因此，在生物可降解材料的应用中，可以考虑利用硅灰石填充剂来改善PLA/PBAT共混体系的综合性能综合上述研究结果，本研究发现硅灰石填充剂的加入可以显著改善PLA/PBAT复合材料的力学性能、热稳定性以及形态结构。适当的填充剂含量能够提高材料的热分解温度和力学性能，使其在高温环境下仍能保持较好的性能。此外，填充剂的加入还能改善材料的结晶度和界面相容性。因此，硅灰石填充剂在生物可降解材料的应用中具有潜在的