劉 偉，何仕成，張 純，任 粒，周洪福

(1.貴州理工學(xué)院材料與冶金工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003；2.北京工商大學(xué)中國輕工業(yè)綠色塑料成型技術(shù)與質(zhì)量評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048)

環(huán)氧基POSS對PLA/PBAT共混材料發(fā)泡行為的影響

劉 偉1，何仕成1，張 純1，任 粒1，周洪福2

(1.貴州理工學(xué)院材料與冶金工程學(xué)院，貴州 貴陽550003；2.北京工商大學(xué)中國輕工業(yè)綠色塑料成型技術(shù)與質(zhì)量評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100048)

通過熔融共混法制備了聚乳酸/聚己二酸對苯二甲酸丁二酯/聚倍半硅氧烷(PLA/PBAT/POSS)復(fù)合材料，并利用超臨界二氧化碳(CO2)固相發(fā)泡法對復(fù)合材料進(jìn)行發(fā)泡，通過差示掃描量熱儀、高級(jí)動(dòng)態(tài)流變儀和掃描電子顯微鏡等對復(fù)合材料的結(jié)晶行為、流變行為和發(fā)泡行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，POSS粒子對基體樹脂具有增塑效應(yīng)，PLA的冷結(jié)晶溫度降低，結(jié)晶度提高；復(fù)合體系的流變性能明顯提高，其發(fā)泡材料的泡孔密度和發(fā)泡倍率均隨著POSS粒子含量的增加而增大，當(dāng)加入7份(質(zhì)量份，下同)POSS時(shí)，發(fā)泡材料的泡孔密度提高至8.25×107個(gè)/cm3，發(fā)泡倍率達(dá)到13倍；POSS粒子對PLA泡沫的泡孔形態(tài)具有顯著的調(diào)控作用。

聚乳酸；聚己二酸對苯二甲酸丁二酯；籠形聚倍半硅氧烷；發(fā)泡；復(fù)合體系

0 前言

隨著社會(huì)快速發(fā)展，研發(fā)高性能綠色高分子材料成為當(dāng)前熱點(diǎn)方向之一。其中，PLA與PBAT具有相似的加工性能和生物降解性，兩者共混后可在較大范圍內(nèi)調(diào)控力學(xué)性能[1-3]。將PLA/PBAT兩相高分子體系進(jìn)一步發(fā)泡成型，得到的發(fā)泡材料具有應(yīng)用于包裝、生物醫(yī)藥和汽車等多個(gè)領(lǐng)域的巨大前景。然而，PLA和PBAT樹脂可發(fā)性差、共混時(shí)兩者相容性不好，所成型的發(fā)泡材料往往發(fā)泡倍率低、性能差，限制了其發(fā)展與應(yīng)用[4-5]。為解決該問題，有研究采用了擴(kuò)鏈法[6]、反應(yīng)增容法[7]或無機(jī)粒子填充法[8]。在這些方法中，無機(jī)粒子填充法最為簡單可行。通常，無機(jī)粒子表面不存在活性反應(yīng)基團(tuán)，只能在基體中簡單分散，缺少對樹脂的增容、擴(kuò)鏈效果。因此，在無機(jī)粒子表面引入活性基團(tuán)對解決低熔體強(qiáng)度問題有顯著意義。多面體POSS是一類特殊的有機(jī)無機(jī)雜化結(jié)構(gòu)填料，具有提高復(fù)合材料熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和阻燃性能等效果。此外，具有多環(huán)氧基團(tuán)的POSS粒子與PLA和PBAT端基反應(yīng)將得到支化結(jié)構(gòu)產(chǎn)物，且反應(yīng)產(chǎn)物對PLA/PBAT兩相高分子體系的熱性能和流變性能將產(chǎn)生影響，而這兩方面影響作用是控制制備發(fā)泡材料的關(guān)鍵因素。

目前，PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的相關(guān)研究較少，特別是有關(guān)POSS粒子對PLA/PBAT的發(fā)泡行為及泡孔微觀形態(tài)調(diào)控的研究。因此，本文采用熔融共混法制備了PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料，研究了POSS粒子填充對PLA/PBAT兩相高分子體系動(dòng)態(tài)剪切流變性能、結(jié)晶性能和發(fā)泡行為的影響；研究工作的開展對于確定合理的工藝條件、探索POSS粒子在高分子發(fā)泡材料中的應(yīng)用，以及制備高性能發(fā)泡材料具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PLA，4032D，美國Nature Works公司；

PBAT，Ecoflex C1200，德國BASF公司；

POSS，EP0409，環(huán)氧當(dāng)量值為167，美國Hybrid Plastics公司。

1.2 主要設(shè)備及儀器

密煉機(jī)，XSS-60，上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；

超臨界CO2固相發(fā)泡設(shè)備，自制；

精密鼓風(fēng)干燥箱，BPG-9140A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

差示掃描量熱儀(DSC)，Q100，美國TA儀器公司；

高級(jí)動(dòng)態(tài)流變儀，MARS，美國賽默飛世爾科技有限公司；

掃描電子顯微鏡(SEM)，Nova Nano 450，美國FEI公司；

樣品表面噴金儀器，EMITECH K550X，捷克泰思肯儀器公司；

真密度測量儀，ULTRA-PYC，美國康塔儀器公司；

力學(xué)萬能試驗(yàn)機(jī)，CMT6104，新三思計(jì)量技術(shù)有限公司；

數(shù)顯沖擊試驗(yàn)機(jī)，XJZ-50，承德試驗(yàn)機(jī)有限責(zé)任公司。

1.3 樣品制備

PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的制備：將PLA和PBAT置于60 ℃干燥箱中干燥12 h去除原料表面水分；利用密煉機(jī)對PLA、PBAT和POSS粒子進(jìn)行熔融共混，熔融共混溫度為190 ℃，密煉時(shí)間為8 min，轉(zhuǎn)速為60 r/min，共混配比如表1所示；熔融共混后的樣品進(jìn)一步干燥處理(干燥條件同上)，以供流變性能、結(jié)晶性能測試和制備發(fā)泡樣品之用；

表1 PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)配方 份

PLA/PBAT/POSS發(fā)泡材料的制備：將PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料置于高壓釜內(nèi)，升溫至150 ℃，將CO2注入到高壓釜內(nèi)，并維持至20 MPa，使PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料浸泡在超臨界CO2中4 h，CO2分子逐漸溶解于復(fù)合材料中并達(dá)到平衡；隨后，降溫至130 ℃并釋放釜內(nèi)壓力至常壓，得到PLA/PBAT/POSS復(fù)合發(fā)泡材料，截取發(fā)泡芯層作測試樣品。

1.4 性能測試與結(jié)構(gòu)表征

結(jié)晶性能表征：利用DSC對PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的結(jié)晶和熔融行為進(jìn)行表征；測試時(shí)樣品處于氮?dú)夥諊校?0 ℃/min的升溫速率加熱至190 ℃，觀察其冷結(jié)晶和熔融行為；PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的結(jié)晶度(Xc)按式(1)計(jì)算：

(1)

式中Xc——PLA的絕對結(jié)晶度，%

ΔHm——樣品熔融焓，J/g

ΔHcc——樣品的冷結(jié)晶焓，J/g

流變性能表征：對PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)剪切流變數(shù)據(jù)進(jìn)行表征；試驗(yàn)樣品置于直徑為20 mm的圓形平行板間，測試間距為1 mm，測試溫度為190 ℃，頻率(ω)范圍為0.1～100 s-1；其中，松弛時(shí)間譜通過式(2)進(jìn)行計(jì)算：

(2)

式中H(t)——松弛時(shí)間譜，N/m2

G′——樣品的儲(chǔ)能模量，Pa

ω——?jiǎng)討B(tài)剪切頻率，rad/s

拉伸性能按GB/T 1040.1—2006進(jìn)行測試，拉伸速率為5 mm/min，每種配方至少測試5根樣條，并取平均值；

沖擊強(qiáng)度按GB/T 1843—2008進(jìn)行測試，測試使用帶V形缺口的簡支梁沖擊方式，沖擊能為2 J，每種配方至少測試5根樣條，并取平均值；

泡孔形態(tài)表征：PLA/PBAT/POSS復(fù)合發(fā)泡材料的密度采用真密度測定儀進(jìn)行測試，每組樣品測試3次，取平均值作為該樣品的密度；采用SEM對PLA/PBAT/POSS復(fù)合體系發(fā)泡材料的泡孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，將發(fā)泡樣品浸泡在液氮中冷卻并脆斷，斷面表面噴金，在放大倍率為500倍和5000倍下觀察泡體的結(jié)構(gòu)并計(jì)算泡孔密度(NC)；NC通過計(jì)算機(jī)軟件Image Tool進(jìn)行分析，并通過式(3)進(jìn)行計(jì)算：

(3)

式中NC——泡孔密度，個(gè)/cm3

nb——統(tǒng)計(jì)面積中的泡孔數(shù)量，個(gè)

A——SEM照片中所選擇的統(tǒng)計(jì)面積，cm2

ρ，ρf——未發(fā)泡樣品和發(fā)泡后樣品的密度，g/cm3

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)晶性能分析

從圖1可以顯著看出，隨著POSS粒子含量的增加，PLA的冷結(jié)晶峰溫度(Tcc)向低溫方向移動(dòng)。當(dāng)POSS粒子加入量達(dá)到7份時(shí)，復(fù)合材料的Tcc由104.34 ℃降低至98.61 ℃。這種現(xiàn)象受控于POSS粒子對PLA的增塑效應(yīng)，這種增塑效應(yīng)從PLA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低也能夠印證。由于增塑作用對分子鏈運(yùn)動(dòng)的影響，復(fù)合材料的結(jié)晶度也從0.7 %逐漸提高至2.4 %。Ash等[10]認(rèn)為增塑作用的產(chǎn)生與填料和高分子的相互作用有關(guān)，且增塑效果與填料粒子的分散和含量有關(guān)，填料粒子比表面積越大，增塑現(xiàn)象越明顯。結(jié)晶性能的變化對PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的可發(fā)性存在影響。在固相發(fā)泡過程中，CO2僅在無定形區(qū)域內(nèi)溶解和擴(kuò)散，而可發(fā)性是受控于結(jié)晶度的函數(shù)。此外，結(jié)晶區(qū)域有利于提高泡孔成核率，且在泡孔生長中阻礙發(fā)泡劑氣體的逃逸，這種影響將最終決定發(fā)泡材料的泡孔尺寸、發(fā)泡倍率和泡孔形態(tài)[11]。此外，從圖中還可看出，復(fù)合材料表現(xiàn)出熔融雙峰特性，這種現(xiàn)象與復(fù)合材料的冷結(jié)晶過程有關(guān)[12]。POSS粒子的含量對復(fù)合材料熔融峰溫度(Tm)的影響較小，熔融雙峰溫度維持在154 ℃和145 ℃左右。

POSS含量/份：1—0 2—1 3—3 4—5 5—7圖1 PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的DSC曲線Fig.1 DSC curves of the PLA/PBAT/POSS composites

樣品Tcc/℃Tm1/℃Tm2/℃ΔHm/J·g-1Xc/%PLA/PBAT104．34154．56145．720．610．7PLA/PBAT/POSS1102．60154．34145．231．411．5PLA/PBAT/POSS3101．88154．48145．121．561．7PLA/PBAT/POSS599．85153．81143．822．002．1PLA/PBAT/POSS798．61153．61143．062．222．4

2.2 流變性能分析

高分子材料的流變性能與其發(fā)泡行為密切相關(guān)，流變參數(shù)能夠定量研究復(fù)合材料中POSS粒子含量與發(fā)泡行為之間的關(guān)系。但是，在實(shí)際發(fā)泡過程中，瞬時(shí)拉伸流變數(shù)據(jù)往往難以獲取，通常采用間接流變手段，如動(dòng)態(tài)剪切流變參數(shù)來表征發(fā)泡行為[13]。G′是復(fù)合材料黏彈性中彈性響應(yīng)貢獻(xiàn)部分，G′值越大，復(fù)合材料的熔體彈性貢獻(xiàn)越大。從圖2(a)中可以看出，所有復(fù)合材料樣品的G′具有較強(qiáng)的ω依賴性。當(dāng)只加入PBAT時(shí)，復(fù)合材料的G′值較純PLA顯著提高，這與PBAT本征熔體彈性較高有關(guān)。此外，在PLA/PBAT兩相高分子體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加入POSS粒子，復(fù)合材料的G′值隨著POSS粒子含量的增加而逐漸提高，這種現(xiàn)象說明了POSS粒子的環(huán)氧基團(tuán)與分子鏈端基進(jìn)行了反應(yīng)，產(chǎn)生了具有一定支化結(jié)構(gòu)的共聚物。在低頻率區(qū)域，如果復(fù)合材料中具有支化結(jié)構(gòu)，其動(dòng)態(tài)黏彈參數(shù)通常會(huì)偏離經(jīng)典的線性黏彈理論，即G′與ω的平方成正比，出現(xiàn)“第二平臺(tái)”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是典型的末端區(qū)效應(yīng)，說明加入POSS粒子有利于提高復(fù)合材料的熔體彈性。

從圖2(b)中可以看出，復(fù)合材料的復(fù)數(shù)黏度(η*)隨著ω的增加而降低，表現(xiàn)出典型的剪切變稀特征。在PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料中，隨著POSS粒子含量增加，復(fù)合材料的η*逐漸提高，這表明熔體流動(dòng)性變得困難，產(chǎn)生這種現(xiàn)象是由于POSS粒子與分子鏈反應(yīng)形成支化結(jié)構(gòu)，限制了分子鏈熱運(yùn)動(dòng)及分子鏈間相互穿梭置換，從而導(dǎo)致η*值提高。η*是發(fā)泡時(shí)泡孔結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵影響因素，當(dāng)復(fù)合材料的η*值偏低時(shí)，泡孔易于發(fā)生“并泡”現(xiàn)象。因此，適當(dāng)提高η*值將改善泡體結(jié)構(gòu)。

樣品：■—PLA ●—PLA/PBAT ▲—PLA/PBAT/POSS1 ▼—PLA/PBAT/POSS3 ◆—PLA/PBAT/POSS5 ?—PLA/PBAT/POSS7(a)G′-ω曲線 (b)η*-ω曲線 (c)tan δ-ω曲線 (d)松弛時(shí)間譜圖圖2 PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的流變曲線Fig.2 Rheological curves of PLA/PBAT/POSS composites

損耗因子(tanδ)是熔體在交變應(yīng)力下，應(yīng)變和所受到的應(yīng)力相位差損耗角的正切值。tanδ越小，熔體彈性響應(yīng)越快，高分子體系的可發(fā)性越好。從圖2(c)中可以看出，加入PBAT或隨POSS粒子含量的增加，復(fù)合材料末端區(qū)的tanδ值都顯著降低。一般而言，tanδ值對復(fù)合材料的分子鏈結(jié)構(gòu)變化十分敏感，同時(shí)也依賴于填料粒子的形態(tài)、尺寸、含量以及界面相互作用等因素。在PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料體系中，POSS粒子與分子鏈發(fā)生反應(yīng)，形成了一定支化程度的分子鏈結(jié)構(gòu)。在末端區(qū)，這種支化結(jié)構(gòu)受交變應(yīng)力作用比較穩(wěn)定，不易發(fā)生分子鏈解纏結(jié)，因此彈性響應(yīng)明顯，有利于維持泡孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

在研究高分子復(fù)合體系的黏彈性時(shí)，尤其是實(shí)際發(fā)泡過程中，需要表征以時(shí)間為變量的流變H(t)。從圖2(d)中可以看出，所有樣品在初始松弛時(shí)間階段，隨時(shí)間的延長，H(t)強(qiáng)度都逐漸降低，這是因?yàn)榇藭r(shí)高分子鏈均由鍵長鍵角運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殒湺芜\(yùn)動(dòng)。然而，隨著POSS粒子含量的增加，復(fù)合材料的H(t)強(qiáng)度提高，且對應(yīng)的松弛時(shí)間也小幅增加。在末端的松弛時(shí)間區(qū)域，加入POSS粒子的復(fù)合材料出現(xiàn)明顯的“第二峰區(qū)”，且峰區(qū)強(qiáng)度受控于POSS粒子含量。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生與分子鏈松弛過程變化有關(guān)，加入POSS粒子的復(fù)合材料不僅包括分子鏈之間的纏結(jié)松弛過程，同時(shí)還包括反應(yīng)產(chǎn)生支化結(jié)構(gòu)松弛過程，因此整體松弛時(shí)間更長；且此時(shí)的分子鏈運(yùn)動(dòng)過程相比更加復(fù)雜，導(dǎo)致H(t)強(qiáng)度上升。在發(fā)泡過程中，泡孔生長時(shí)泡孔壁經(jīng)歷劇烈的連續(xù)應(yīng)變，而較長的松弛時(shí)間有利于維持材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，防止產(chǎn)生泡孔壁破裂和泡孔的合并現(xiàn)象。

2.3 力學(xué)性能分析

(a)拉伸性能 (b)沖擊性能圖3 PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料的力學(xué)性能Fig.3 The relationship of mechanical properties of the PLA/PBAT composites and POSS content

(a)PLA/PBAT，×500 (b)PLA/PBAT/POSS1，×500 (c)PLA/PBAT/POSS3，×500 (d)PLA/PBAT/POSS5，×500(e)PLA/PBAT/POSS7，×500 (f)PLA/PBAT/POSS7，×5000圖4 PLA/PBAT/POSS復(fù)合材料發(fā)泡樣品的SEM照片F(xiàn)ig.4 SEM of PBAT/PBAT/POSS composite foams

從圖3(a)中可以看出，PLA/PBAT復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度隨POSS含量的增加呈“S形”增長，并在含量為1～5份時(shí)拉伸強(qiáng)度提高最明顯，達(dá)到47 MPa，當(dāng)繼續(xù)提高POSS含量時(shí)，拉伸強(qiáng)度增加幅度變小。POSS粒子對復(fù)合體系的增強(qiáng)效應(yīng)主要?dú)w因于其骨架效應(yīng)和誘導(dǎo)結(jié)晶效應(yīng)[14]。當(dāng)POSS納米粒子含量過低或過高時(shí)均無法起到較好的增強(qiáng)作用，這是因?yàn)楹枯^低時(shí)，粒子在復(fù)合材料中散落分布，對應(yīng)力的消散作用和結(jié)晶誘導(dǎo)效果有限；而當(dāng)含量較高時(shí)，其本身易產(chǎn)生團(tuán)聚，較大的團(tuán)聚顆粒容易引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致增強(qiáng)作用不明顯。從圖3(b)中可以看出，POSS粒子在低含量時(shí)對PLA/PBAT基體具有一定的增韌作用，當(dāng)POSS含量為1份時(shí)，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度達(dá)到34 kJ/m2。根據(jù)粒子增韌機(jī)理，分散在PLA/PBAT基體中的POSS粒子能夠阻礙沖擊時(shí)裂紋的擴(kuò)展，在裂紋前端面產(chǎn)生一定程度的彎曲，使沖擊能量轉(zhuǎn)換為彈性儲(chǔ)能，從而起到增韌的效果[15]。但增韌效果也與粒子的尺寸、含量和幾何形狀有關(guān)。PLA/PBAT復(fù)合材料的增韌受控于POSS粒子的分散效果，高含量產(chǎn)生的團(tuán)聚不利于增韌。此外，隨著POSS粒子含量增加，體系的結(jié)晶度提高，斷裂模式由韌性斷裂向脆性斷裂變化[16]。因此，隨著POSS粒子含量進(jìn)一步提高，復(fù)合材料的增韌效果降低。

2.4 發(fā)泡性能分析

從圖4中可以看出，PLA/PBAT兩相共混體系的泡孔結(jié)構(gòu)并不均勻，泡孔呈橢圓形，具有一定程度的泡孔合并現(xiàn)象。這主要是因?yàn)閮上喔叻肿拥暮唵喂不煳锤淖兎肿渔溄Y(jié)構(gòu)，同時(shí)，PLA和PBAT樹脂本身可發(fā)性較差，從而共混體系的整體可發(fā)性并未改善，而這種現(xiàn)象在動(dòng)態(tài)流變行為研究中也得到了印證。然而，在PLA/PBAT共混體系中加入POSS粒子后，泡孔合并和坍塌的現(xiàn)象減少，當(dāng)POSS粒子含量超過3份時(shí)，泡孔形態(tài)顯著改善，且發(fā)泡后的POSS粒子分散在泡孔壁上。泡孔形態(tài)的改善趨勢與復(fù)合體系的松弛過程轉(zhuǎn)變有關(guān)。根據(jù)前述研究結(jié)果，填充POSS粒子有效地提高了末端區(qū)的流變性能，在POSS粒子周圍的分子鏈形成支化結(jié)構(gòu)，改變了復(fù)合體系的H(t)，延長了高分子的弛豫過程，體系的黏彈性得到提高，從而可發(fā)性提高。

由表3可知，由于PLA和PBAT樹脂的黏彈性不適于發(fā)泡成型， 其共混材料發(fā)泡后泡孔坍塌、合并，導(dǎo)致發(fā)泡倍率和NC偏低。隨著POSS粒子的引入，復(fù)合材料的流變性能得到改善，其發(fā)泡倍率由3.71倍提高至13倍。此外，泡孔數(shù)量也隨著POSS粒子含量增加而顯著提高，NC由1.27×107個(gè)/cm3提高至8.25×107個(gè)/cm3，泡孔尺寸也由84.63 μm降低至30.73 μm，這與POSS粒子的異相成核作用促進(jìn)泡孔大量成核有關(guān)。

表3 PLA/PBAT/POSS復(fù)合發(fā)泡材料的發(fā)泡性能Tab.3 Foaming properties of PLA/PBAT/POSScomposite foams

3 結(jié)論

(1)POSS粒子具有增塑效應(yīng)，降低了復(fù)合材料的Tcc，同時(shí)提高了其Xc；POSS粒子具有增強(qiáng)作用，當(dāng)POSS含量達(dá)到5份時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到47 MPa左右；另一方面，POSS粒子含量為1份時(shí)，對復(fù)合材料具有一定增韌效果，沖擊強(qiáng)度達(dá)到34 kJ/m2，但進(jìn)一步提高POSS含量時(shí)，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度降低；

(2)POSS粒子能夠與分子鏈反應(yīng)形成具有支化的分子鏈結(jié)構(gòu)，有效提高了復(fù)合材料的熔體彈性、η*，并降低了tanδ；

(3)POSS粒子有利于提高復(fù)合材料的發(fā)泡倍率，優(yōu)化泡孔結(jié)構(gòu)，發(fā)泡后POSS粒子均勻分散在泡孔壁上，因此POSS粒子對PLA發(fā)泡過程和泡孔結(jié)構(gòu)具有顯著的調(diào)控作用。

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EffectofEpoxy-basedPOSSonFoamingBehaviorofPLA/PBATBlends

LIUWei1,HEShicheng1,ZHANGChun1,RENLi1,ZHOUHongfu2

(1.School of Materials and Metallurgical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guiyang550003, China；2.Key Laboratory of Processing and Quality Evaluation Technology of Green Plastics of China NationalLight Industry Council, Beijing Technology and Business University, Beijing100048, China)

Poly(lactic acid) (PLA)/poly(butyleneadipate-co-terephthalate) (PBAT)/polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) composites and their foams were prepared by a melt-mixing method and a supercritical CO2solid state foaming method, respectively. Thermal behavior, rheological property, and foaming behavior of the composites were studied. The results confirmed the plasticization effect of POSS particles on the composites. The rheological results indicated that melt elasticity of the composites was improved with the addition of POSS. As a result, cellular structure of the composites foams was enhanced. Cell density and foaming expansion ratio of the composite foams increased with an increase of POSS content. The composite foams achieved a cell density of 8.25×107cell/cm3and an expansion ratio of 13 at the POSS content of 7 phr. POSS was found to have a positive effort on controlling the cellular structure of the composite foams.

poly(lactic acid); poly(butyleneadipate-co-terephthalate); polyhedral oligomeric silses-quioxane; foam; composite

2017-06-19

國家自然科學(xué)基金(51703039)；貴州省社發(fā)攻關(guān)項(xiàng)目(2001004036014)；貴州省科技廳聯(lián)合基金(黔科合LH字[2014]7372號(hào))

聯(lián)系人，lichpistol@126.com

TQ328.9

B

1001-9278(2017)11-0053-07

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.11.008