1、全成分分析思路
2、材料主成分定性分析
首先我們要對可降解塑料袋的主成分進行分析,可以直接透過進行紅外分析。
圖1樣品的原樣紅外譜圖
由圖1可以看出:在1713 cm-1是C=O收縮振動峰, 1021~1270 cm-1的強峰是C-O-C基團的伸縮振動峰,1500-1456 cm-1處中等強度的吸收峰是-CH3反對稱,2957 cm-1是飽和碳氫的吸收峰,875 cm-1苯環(huán)CH面內(nèi)變形,730cm-1對位取代苯環(huán)=CH面外變形,以上官能團顯示該樣品的主要成分是聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯( PBAT)。
PBAT是乙二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。具有較好的延展性和斷裂伸長率,還具有優(yōu)良的生物降解性,是目前生物降解塑膠研究中非?;钴S和市場應用最好的降解材料之一。
3、提取物成分分析和定量
如下圖是溶劑A提取物的紅外光譜圖,主要成分是甘油。3383 cm-1強且寬是羥基-OH伸縮振動峰,2933 cm-1亞甲基CH2不對稱伸縮振動,1104~993 cm-1是C-O伸縮振動峰。1721 cm-1的酯峰有可能是來自提取出來的小分子的PBAT,也可能含有其他脂肪酸酯。
圖2 提取物紅外譜圖和匹配紅外圖
如下圖是溶劑A提取物的GC-MS譜圖,主要成分是甘油(塑化劑),脂肪酸酯,硬脂酸,棕櫚酸和油酸酰胺(潤滑劑)。
圖3 提取物的氣相色譜圖
4、聚合物和填料的定性定量
圖4是溶劑2索提殘留物或者溶解離心沉淀物的紅外光譜圖3423 cm-1的峰強且寬,主要來自羥基OH伸縮振動。2929 cm-1來自C-H伸縮振動,1020 cm-1,1080 cm-1,1156 cm-1的強峰來自C-O伸縮振動,761 cm-1來自O-H面外彎曲振動。下圖是淀粉的結構式。
淀粉的結構式
圖4 索提剩余物主要是淀粉
圖5是樣品灰分的紅外光譜圖,結合ICP的結果Ca,Si,Ti元素,主要含有碳酸鈣(1453cm-1.873 cm-1,712 cm-1),二氧化硅(1100 cm-1)和二氧化鈦。
圖5 灰分紅外光譜圖
圖6是樣品在氮氣氛圍中的TGA圖,TGA主要分為3段,第一段是增塑劑甘油的失重,比例為5%,第二段22%的失重來自淀粉,第三段的失重主要來自PBAT,馬弗爐煅燒的灰分含量為0.4%。
圖6 樣品的TGA圖-氮氣
5、市場可降解塑料袋配方
結合紅外,索提,ICP,GC-MS,高溫煅燒,TGA等綜合分析可知,本例中采購的市場可降解塑料袋配方成分如下:
聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯( PBAT)含有PBT的鏈段如下圖所示,為了進一步改善其可降解性,很多研究工作者和企業(yè)也在做PBAT的復合材料,其中PBAT與聚乳酸(PLA)的復合最為常見,聚乳酸10-50份,PBAT 10-50份,淀粉 0-50份,聚己內(nèi)酯(PCL)為相容劑0.04-2.5,潤滑劑0-3份,抗氧劑0-3份,填料1-50份。
資料來源:富寶資訊、國高材分析測試中心
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