绝缘粒子与CNT协同改性PLA/PBAT

作     者：胥润润 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴向红

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：PLA/PBAT OMMT CNT 体积电阻率 二次挤出 

摘      要：聚乳酸(PLA)和聚已二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混得到的复合材料(PLA/PBAT),因具有较好的力学性能、加工成型性和生物可降解性,有望取代通用工程塑料(如PS),加工成可生物降解的日用品和一次性医疗用品等,而缓解愈发严重的环境问题。但是在实际应用中,PLA/PBAT的力学性能、热性能仍有待改善,并因其表面静电荷不易耗散而存在火灾隐患等问题,因而需要对其进行改性来改善其原有性能,降低生产成本,拓宽材料的使用范围。用碳纳米管(CNT)填充改性的聚合物,能够结合CNT比强度高与导热性能好的优点,而且因其具有导电性而拥有较好的抗静电性。但是单一CNT填充型导电聚合物的原料成本较高,且该类树脂的加工流动性较差,在实际应用中具有一定的局限性。为此,人们研发了利用绝缘微粒(以有机蒙脱土OMMT、导电炭黑CB居多)与CNT协同改性的共混材料。但是硅灰石和CNT的协同改性,以及多种填料(OMMT、硅灰石、CNT)混合的填充改性,却很少有人研究。本文在确定PLA/PBAT合理配比的基础上,进行了PLA/PBAT/CNT(填充OMMT及硅灰石)的改性研究,且对二次挤出条件下填充OMMT与CNT的不同添加顺序下PLA/PBAT/CNT的性能进行了研究。首先研究了不同PBAT含量的PLA/PBAT的各项性能,表明PBAT虽然降低了PLA的强度和加工流动性但能够改善了PLA的韧性和耐热性。在综合考虑PLA/PBAT各项性能的基础上,确定了后续研究的PLA/PBAT基体配比。然后研究了不同含量OMMT的PLA/PBAT的性能,发现合适的OMMT含量能够改善材料的强度和耐热性。其次,分别研究了OMMT+CNT与硅灰石+CNT协同改性PLA/PBAT塑料时,不同CNT含量下PLA/PBAT的电学性能和力学性能,发现适量的添加CNT能够改善PLA/PBAT的强度、刚性及耐热性;在此基础上,研究了三种填料(0.1wt%OMMT+2 wt%硅灰石+CNT)混合填充时,PLA/PBAT的各项性能随CNT含量的变化,发现此时添加1.0 wt%的CNT时,能够使体系的体积电阻率下降至107Ω·cm以下,满足抗静电的要求。最后,本文研究了二次挤出工艺下,OMMT与CNT按不同的先后顺序加入时,不同CNT含量时PLA/PBAT的力学性能和耐热性能,发现二次挤出工艺虽然能够改善材料的力学性能,却弱化了材料的耐热性能。