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技术 | 可降解塑料中添加的碳酸钙与滑石粉各有什么特征?

随着“限塑令”出台,各地纷纷响应,积极探索、研发可在自然环境中降解的新材料,其中生物可降解塑料较受热捧。按原料来源,生物可降解塑料可分为石油基和生物基。

石油基可降解塑料主要有:聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(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)、淀粉、纤维素等。 由于考虑到材料的降解性、成本等因素,目前市场上的生物可降解塑料普遍选择淀粉、纤维素等作为填充料。淀粉与高分子材料复合可制成降解材料,一般是将淀粉或其衍生物作为添加剂加到合成聚合物中,以改善合成聚合物的生物降解性。

材料降解时,因淀粉降解而剩下的多孔性聚合物,容易进—步发生氧化等降解反应。但淀粉、纤维素与树脂相容性差,耐温性不足,且成本较高,不适合大量填充。 在一般情况下,降解塑料大部分都是添加有滑石粉和碳酸钙,从成本上来说碳酸钙要比滑石粉低,从生产工艺来说,碳酸钙比滑石粉好加工。但应注意加工中的温度,滑石粉和碳酸钙一样有粒度的区分,一般是300目、600目、800目、1250目和2500目。

两者之间的区别:1、滑石粉形状是片状,所以具有更高的刚度,尺寸稳定性和耐热温度,效果好。2、碳酸钙一般都是粒状,所以其刚度等各个方面不如滑石粉,但是其价格更低廉,并且白度高,同时对塑料冲击韧性影响小。3、碳酸钙一般可以分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙,而滑石粉没有这个区分,滑石粉都是从天然的矿产中磨粉出来的。

两者的特点:滑石粉和碳酸钙都是用来做填充的,其目的主要有:1、增加尺寸稳定性(也就是收缩降低);2、增加材料的刚度;3、增加材料的耐热性能;4、降低材料成本等几个方面;缺陷:1、密度增加;2、使用不好,冲击韧性下降;3、材料光泽有所下降。 两者的具体作用: 滑石粉添加到生物可降解塑料中可增加材料的刚性、热变形温度、尺寸稳定性、表面硬度等;同时,超细滑石粉还可作为聚乳酸(PLA)的无机成核剂,添加适量超细滑石粉,可提高聚乳酸的结晶度和结晶速率,大大提高其力学性能。

滑石粉在聚乳酸改性中有三大作用:1、降低成本:滑石粉填充聚乳酸复合材料的制备方法,提供一种外表美观、刚性好、制品成型周期短、质轻价廉的耐热型聚乳酸复合材料制备技术和方法。2、提高强度:天然的滑石粉进行熔融共混,复合材料为完全可生物降解材料;具有优异的力学性能,其中拉伸强度可以达到50-70MPa。3、提高耐热性:聚乳酸由于其自身的结晶以及成核剂滑石粉的促进结晶作用,使其具有较好的耐热性能。碳酸钙填充生物可降解塑料,可加快生物可降解塑料的降解,同时碳酸钙可被某些无机营养型微生物作为碳源直接利用,微生物在土壤中活动时产生的有机酸以及硝化细菌、硫化细菌产生的硝酸、硫酸均能进一步提高碳酸钙的溶解性。

碳酸钙在生物降解塑料中作用:1、促进降解:碳酸钙颗粒加大树脂分子间的距离,消减高分子链段的作用力,阻碍大分子自由基的再交联,促进光降解引发的自由基断链反应,加速生物降解塑料的降解。2、易分解:掩埋潮湿环境,碳酸钙能发生化学溶蚀,它被一些无机营养型微生物作为碳源直接利用。3、降低黏度,提高流动性:表面处理后的碳酸钙提高降解塑料黏度,提高材料的流动性,降低能耗。


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