Polyhydroxybutyrate (PHB), a bio-derived and biodegradable polyester, has the potential to be a substitute for traditional polymers. PHB was modified with montmorillonite (MMT), a nanoclay, with the aim of improving its mechanical properties. The clay dispersion, mechanical, rheological and thermal properties of untreated and acid-treated MMT-modified PHB nanocomposites were investigated. Nanocomposite specimens at three different clay loading were prepared using extruder and injection moulding machine. Energy dispersive X-ray mapping revealed that nanocomposites with clay content of 3 phr exhibited better dispersion compared to nanocomposites with higher clay content. The mechanical properties of the MMT-modified PHB, such as the tensile and flexural modulus, were enhanced when compared to neat PHB. From rheology, PHB and PHB nanocomposites modified with untreated MMT exhibited Newtonian fluid behaviour in the tested frequency range. However, for nanocomposites modified with acid-treated MMT, shear thinning behaviour was observed at higher clay content. The nanocomposites also exhibited higher complex viscosity compared to PHB. From transmission electron microscopy analysis, exfoliation of the MMT was observed for the treated MMT nanocomposites at all clay loading. MMT-modified PHB has lower melting temperature when compared to neat PHB. Furthermore, it was found that the addition of MMT influenced the crystallisation behaviour of PHB. The presence of acid-treated MMT also reduced the degree of crystallinity with increasing clay content.

中文翻译：

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蒙脱石改性聚羟基丁酸酯复合材料的力学、流变和热性能

聚羟基丁酸酯 (PHB) 是一种生物衍生且可生物降解的聚酯，有可能成为传统聚合物的替代品。PHB 用纳米粘土蒙脱石 (MMT) 改性，目的是提高其机械性能。研究了未经处理和酸处理的 MMT 改性 PHB 纳米复合材料的粘土分散、机械、流变和热性能。使用挤出机和注塑机制备了三种不同粘土负载的纳米复合材料试样。能量色散 X 射线绘图显示，与粘土含量较高的纳米复合材料相比，粘土含量为 3 份的纳米复合材料表现出更好的分散性。与纯 PHB 相比，MMT 改性的 PHB 的机械性能，如拉伸和弯曲模量，得到了增强。从流变学，用未经处理的 MMT 改性的 PHB 和 PHB 纳米复合材料在测试频率范围内表现出牛顿流体行为。然而，对于用酸处理的 MMT 改性的纳米复合材料，在较高的粘土含量下观察到剪切稀化行为。与 PHB 相比，纳米复合材料还表现出更高的复数粘度。根据透射电子显微镜分析，在所有粘土负载下，对于处理过的 MMT 纳米复合材料，观察到 MMT 的剥落。与纯 PHB 相比，MMT 改性的 PHB 具有较低的熔化温度。此外，发现添加 MMT 会影响 PHB 的结晶行为。随着粘土含量的增加，酸处理的 MMT 的存在也降低了结晶度。对于用酸处理的 MMT 改性的纳米复合材料，在较高的粘土含量下观察到剪切稀化行为。与 PHB 相比，纳米复合材料还表现出更高的复数粘度。根据透射电子显微镜分析，在所有粘土负载下，对于处理过的 MMT 纳米复合材料，观察到 MMT 的剥落。与纯 PHB 相比，MMT 改性的 PHB 具有较低的熔化温度。此外，发现添加 MMT 会影响 PHB 的结晶行为。随着粘土含量的增加，酸处理的 MMT 的存在也降低了结晶度。对于用酸处理的 MMT 改性的纳米复合材料，在较高的粘土含量下观察到剪切稀化行为。与 PHB 相比，纳米复合材料还表现出更高的复数粘度。根据透射电子显微镜分析，在所有粘土负载下，对于处理过的 MMT 纳米复合材料，观察到 MMT 的剥落。与纯 PHB 相比，MMT 改性的 PHB 具有较低的熔化温度。此外，发现添加 MMT 会影响 PHB 的结晶行为。随着粘土含量的增加，酸处理的 MMT 的存在也降低了结晶度。在所有粘土负载下，处理过的 MMT 纳米复合材料均观察到 MMT 的剥落。与纯 PHB 相比，MMT 改性的 PHB 具有较低的熔化温度。此外，发现添加 MMT 会影响 PHB 的结晶行为。随着粘土含量的增加，酸处理的 MMT 的存在也降低了结晶度。在所有粘土负载下，处理过的 MMT 纳米复合材料均观察到 MMT 的剥落。与纯 PHB 相比，MMT 改性的 PHB 具有较低的熔化温度。此外，发现添加 MMT 会影响 PHB 的结晶行为。随着粘土含量的增加，酸处理的 MMT 的存在也降低了结晶度。