加氢石油树脂在生物降解塑料中具有显著的增容作用,能够改善生物降解塑料中不同组分之间的相容性,其作用机制主要与分子结构、表面性质以及分子间相互作用等因素有关。以下是具体介绍:
相似相容原理的应用:加氢石油树脂根据原料不同可分为C5加氢石油树脂和C9加氢石油树脂等,其中C5加氢石油树脂分子结构中主要是脂肪族碳氢链段,与一些生物降解塑料如聚烯烃类生物降解塑料(如聚丁二酸丁二醇酯PBS等)的分子结构具有一定的相似性。根据相似相容原理,C5加氢石油树脂能够较好地分散在这些生物降解塑料基体中,从而提高不同组分之间的相容性。
降低界面张力:加氢石油树脂具有较低的表面张力,当它与生物降解塑料共混时,能够降低不同聚合物组分之间的界面张力,例如,在聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的共混体系中,加入适量的加氢石油树脂可以使PLA和PBAT之间的界面张力降低,使得两种聚合物能够更均匀地混合,形成更稳定的相结构,进而提高了整个体系的相容性。
改善分子间相互作用:加氢石油树脂分子中含有一定数量的极性基团或不饱和键(虽然经过加氢处理,但仍可能保留部分),这些基团可以与生物降解塑料分子中的官能团发生相互作用,如氢键、范德华力等。以PLA为例,PLA分子链上含有羟基和羧基,加氢石油树脂中的极性基团可以与PLA分子链上的羟基和羧基形成氢键,增强了两者之间的分子间作用力,使得加氢石油树脂能够更好地融入PLA基体中,提高了相容性。
调节结晶行为:部分生物降解塑料在结晶过程中可能会出现结晶不完善或结晶速度过快等问题,影响了材料的性能和相容性。加氢石油树脂的加入可以调节生物降解塑料的结晶行为,例如,它可以作为成核剂,促进生物降解塑料的结晶,使结晶更加均匀、细小,从而改善了材料的内部结构,提高了不同组分之间的相容性。同时,加氢石油树脂也可以通过抑制生物降解塑料的结晶速度,使共混体系在加工过程中有更充足的时间进行混合和分散,进而提高相容性。
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