Kunststoffprodukte sind leicht, robust, korrosionsbeständig, kostengünstig und einfach zu verarbeiten. Sie finden im Alltag breite Anwendung. In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Kunststoffen stark gestiegen. Allerdings sind erdölbasierte Kunststoffe nicht natürlich abbaubar. Weißer Plastikmüll verursacht erhebliche Umweltverschmutzung. Daher ist die Entwicklung biologisch abbaubarer Kunststoffe als Ersatz für nicht abbaubare Erdölkunststoffe ein unvermeidlicher Trend in der Polymerwerkstoffentwicklung. Kalziumkarbonat in degradable plastics is becoming a key area of focus as the demand for eco-friendly materials grows. With the increasing environmental concerns surrounding plastic waste, calcium carbonate offers an effective solution. It not only enhances the mechanical properties of plastics but also helps in improving the biodegradability of plastic products. This combination of functional and environmental benefits makes Kalziumkarbonat ein wesentlicher Zusatzstoff bei der Entwicklung nachhaltiger, abbaubarer Kunststoffmaterialien.
Aktueller Stand der Abfülltechnik
Der Preis abbaubarer Kunststoffharze ist relativ hoch, was ihre breite Anwendung einschränkt. Abbaubare Kunststoffprodukte sind meist Alltagsgegenstände, was eine großflächige Anwendung erschwert. Die Entwicklung kostengünstiger abbaubarer Kunststoffe ist der Schlüssel zu ihrer Ausweitung. Kostengünstige Füllstoffe wie Stärke, Calciumcarbonat und Talk werden in abbaubaren Kunststoffmodifizierungssystemen verwendet. Diese Füllstoffe beeinträchtigen die Abbaubarkeit nicht und sind umweltfreundlich entsorgbar. Technologien mit hohem Füllstoffgehalt sind für die Entwicklung abbaubarer Kunststoffprodukte von entscheidender Bedeutung. Calciumcarbonat spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Eigenschaften abbaubarer Kunststoffe.
Studie zur Leistungsfähigkeit von PBAT-basierten Verbundwerkstoffen
Untersuchungen und Tests haben gezeigt, dass die Zugfestigkeit von Calciumcarbonat-PBAT-Mischungen mit steigendem Calciumcarbonat-Gehalt von 0% auf 50% zunächst zunimmt und dann abnimmt. Die Zugabe des Haftvermittlers KH560 und des Kompatibilisators ADR verbesserte die Zugfestigkeit der 50%-Calciumcarbonat-PBAT-Mischung jedoch deutlich. Bei einem Gehalt von 2% Haftvermittler und 1% Kompatibilisator erreichte die Zugfestigkeit der Mischung ihren Höhepunkt.
Similarly, using PBAT as the matrix material and 50% calcium carbonate as the filler, the composite made with dual-layer coating technology showed excellent biodegradability and good mechanical performance. The surface modification of calcium carbonate with 0.5% KH560 and 0.5% titanate ester 102 enhanced the composite’s tensile strength. Compared to the single-layer coating method with unchanged additives, the dual-layer coated composite showed a significant improvement in tensile strength.
Einfluss des Calciumcarbonat-Füllverhältnisses auf PBAT-basierte Materialien
Mithilfe eines Doppelschneckenextruders wurden Calciumcarbonat-Masterbatch und PBAT in der Schmelze zu einem homogenen Material vermischt. Die Ergebnisse zeigten, dass mit steigendem Calciumcarbonat-Gehalt die Bruchdehnung und die Zugfestigkeit von PBAT sanken. Als der Gehalt des Calciumcarbonat-Masterbatches 40% erreichte, sank die Bruchdehnung von PBAT um 59,68% und die Zugfestigkeit um 56,19%. Die Schlagzähigkeit nahm mit höherem Calciumcarbonat-Gehalt zu. Bei 40% Calciumcarbonat-Masterbatch stieg die Schlagzähigkeit von PBAT um 46,52%. Der erhöhte Calciumcarbonat-Gehalt hatte wenig Einfluss auf die Vicat-Erweichungstemperatur von PBAT. Die Dichte von PBAT nahm mit dem Calciumcarbonat-Gehalt zu. Als der Gehalt 40% erreichte, betrug die Dichte 1,44 g/cm³, eine Zunahme um 19%.
Durchbruch bei der Abbauleistung von Al-CaCO3 Geändert PLA
Calciumcarbonat wurde geändert Zur Gewinnung von Aluminium-Calciumcarbonat (Al-CaCO3) wurde dessen Einfluss auf die PLA-Abbauleistung untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Al-CaCO3 die Abbauleistung von PLA deutlich verbesserte. Reines PLA zersetzte sich innerhalb von 8 Tagen nur um etwa 20 TP3T, während die Zugabe von mehr als 30 TP3T Al-CaCO3 eine vollständige Zersetzung von PLA innerhalb von 3 Tagen ermöglichte. Diese Verbesserung ist vorteilhaft für die Anwendung des Materials in der Haushalts- und Industriekompostierung.
Abschluss
Kostengünstige Füllstoffe wie Calciumcarbonat bieten großes Potenzial für die Modifizierung abbaubarer Kunststoffe. Durch optimierte Füllstoffverhältnisse, innovative Oberflächenmodifizierungstechniken und den Einsatz synergistischer Additive lässt sich ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Materialleistung und Kosten erreichen. Die weitere Erforschung von Leistungskontrollstrategien bei hohen Füllstoffgehalten und die eingehende Erforschung der Kompatibilität verschiedener Matrixmaterialien und Füllstoffe werden zukünftig eine solide Grundlage für die Überwindung der Preisbarriere und die flächendeckende Einführung abbaubarer Kunststoffprodukte schaffen.
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