Page 159 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 尚晓煜，等: 蛭石/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合薄膜的制备与性能 ·1773·

图 5 纯 PBAT、VMT/PBAT（a、b、c、d 和 e）及 VMT/PBAT/SMA（a1、b1、c1、d1 和 e1）复合薄膜的流变曲线
Fig. 5 Rheological curves of pure PBAT, VMT/PBAT (a, b, c, d and e) and VMT/PBAT/SMA (a1, b1, c1, d1 and e1)
composite films

VMT/PBAT 和 VMT/PBAT/SMA 复合薄膜在 说明该复合薄膜具有实际推广应用价值。有研究表
100 Hz 频率下的复数黏度接近纯 PBAT，这是由于 明，经过 MMT、石墨烯等无机粒子改性可以使 PBAT
VMT 颗粒和 PBAT 分子在流动方向上优先排列，因 基 复 合 薄膜水 蒸气 阻隔性 能有 所提高 [19-20] ，而
此变形阻力较低 [15] 。 VMT/PBAT 复合薄膜水蒸气阻隔性能变差，可能是
图 5d 和 d1 中，纯 PBAT 薄膜的损耗因子（tanδ） 因为 VMT 层间的水分子促进了水蒸气在薄膜的渗
较高，VMT 的加入降低了损耗因子，使 VMT/PBAT 透，使 VMT/PBAT 复合薄膜的水蒸气透过量增大，
及 VMT/PBAT/SMA 复合薄膜黏弹性增加。tanδ 越 而 MMT 经过疏水改性后会使水蒸气阻隔性能提高。
大，说明材料在外力作用下高分子链松弛得越慢， 因此，VMT 作为填料来提高复合薄膜的水蒸气阻隔
回复性较差，黏性效应起主导作用；反之，说明材 性能需要进行疏水改性。
料的弹性起主导作用。随着频率的增加，VMT/PBAT
和 VMT/PBAT/SMA 的 tanδ 先增大后减小，这是因 表 3 纯 PBAT、VMT/PBAT 及 VMT/PBAT/SMA 复合薄
为在低频区，分子链缠结点的形成作用大于解缠作 膜水蒸气阻隔性能数据
Table 3 Water vapor barrier performance data of pure PBAT,
用，黏性效应逐渐占主导作用，当频率继续增大时，
VMT/PBAT and VMT/PBAT/SMA composite films
较高的剪切速率使分子链松弛加快，缠结点发生解 –13
组分 WVTR/ WVP/[×10
2
2
缠，分子链缠结点的解缠作用大于形成作用，弹性 [g/(m ·24 h)] g·cm/(cm ·s·Pa)]
效应逐渐占主导作用 [16] 。图 5e 和 e1 为复合薄膜的 PBAT 239.6 3.1
科尔-科尔（Cole-Cole）曲线。由图 5e 和 e1 可知， VMT/PBAT-5% 393.0 4.0
科尔-科尔曲线出现两个区域，由两个半径不同的弧 VMT/PBAT-10% 468.0 4.6
线组成，添加 SMA 后右边弧线变短，表明 SMA 增 VMT/PBAT-15% 466.8 4.2
加了 VMT 与 PBAT 的相容性 [17-18] 。 VMT/PBAT-20% 450.2 4.3
2.5 水蒸气阻隔性能研究 VMT/PBAT/SMA-5% 591.5 6.1
纯 PBAT、VMT/PBAT 及 VMT/PBAT/SMA 复 VMT/PBAT/SMA-10% 489.1 4.7
合薄膜水蒸气阻隔性能数据见表 3。由表 3 可知， VMT/PBAT/SMA-15% 489.8 4.4
当复合薄膜中添加相容剂 SMA 后，VMT/PBAT/ VMT/PBAT/SMA-20% 431.7 4.0
SMA 复合薄膜的水蒸气阻隔性能随着 VMT 含量的
增加整体呈下降的趋势。添加 VMT 后，VMT/PBAT 2.6 力学性能研究
和 VMT/PBAT/SMA 复 合薄膜 的水 蒸气透 过量 大多数无机填料的添加会使复合材料的力学性
（WVTR）和水蒸气透过率（WVP）都较纯 PBAT 能降低，拉伸强度和断裂伸长率随填料含量增加而
[9]
膜 高。与纯 PBAT 薄 膜相比， VMT/PBAT 和 下降是热塑性复合材料的特征 。图 6 为纯 PBAT、
VMT/PBAT/SMA 复合薄膜的水蒸气透过量提高 VMT/PBAT 及 VMT/PBAT/SMA 复合薄膜的应力-
2
153~352 g/(m ·24 h)，但是水蒸气透过量都小于 应变曲线，表 4 为相关力学数据。由图 6 可看到，
2
800 g/(m ·24 h)，符合 GB/T 35795—2017《全生物 添加 VMT 后，两种复合薄膜的拉伸强度和断裂伸
降解农用地面覆盖薄膜》中关于生物降解农用地膜 长率相比纯 PBAT 薄膜都降低；结合表 4 可知，
的水蒸气透过量 A 类要求，表明 VMT/PBAT 和 VMT/PBAT/SMA 复合薄膜的断裂伸长率整体上比
VMT/PBAT/SMA 复合薄膜具有良好的保墒性能， VMT/PBAT 复合薄膜高。其中，当 VMT 含量达到