PBAT的共混改性综述
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《扩链和相容一体化相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究》扩链与相容一体化:相容改性剂的制备及PBAT材料性能研究一、引言随着环境问题的日益严重,可降解塑料材料已成为全球科研与工业界的热点研究对象。
其中,聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)作为一种具有生物可降解特性的聚合物,在包装、农业和一次性用品等领域得到了广泛应用。
然而,PBAT材料在实际应用中存在一些问题,如材料之间的相容性差和机械性能的局限性等。
针对这些问题,本论文重点研究了扩链和相容一体化相容改性剂的制备及其对PBAT材料性能的改善。
二、相容改性剂的制备1. 扩链剂的选择与合成扩链剂是提高聚合物分子量、改善材料性能的重要添加剂。
本实验选用了一种新型的扩链剂,通过特定的合成工艺进行制备。
该扩链剂具有优异的反应活性,能够有效地与PBAT分子链发生反应,提高其分子量。
2. 相容剂的合成与优化相容剂是提高不同聚合物之间相容性的关键因素。
本实验采用了一种基于聚烯烃的相容剂,通过接枝共聚的方式将其与扩链剂相结合,形成一体化的相容改性剂。
该改性剂不仅具有优良的相容性,还能有效提高PBAT的机械性能。
三、PBAT材料性能的改善1. 扩链作用对PBAT的影响通过在PBAT中添加扩链剂,可以有效提高其分子量,从而改善材料的热稳定性和机械性能。
实验结果表明,扩链后的PBAT材料具有更高的拉伸强度、撕裂强度和冲击韧性。
2. 相容改性剂对PBAT的增容作用相容改性剂的加入能够显著提高不同聚合物之间的相容性,使PBAT材料在混合其他聚合物时形成均匀的共混物。
实验数据表明,添加相容改性剂后的PBAT材料在力学性能、热稳定性和耐候性等方面均有显著提高。
四、实验结果与讨论1. 扩链剂与相容剂的协同作用实验结果表明,扩链剂和相容改性剂的协同作用对PBAT材料的性能具有显著影响。
通过调整两者的比例,可以实现对PBAT材料性能的优化。
当扩链剂与相容改性剂的比例达到一定值时,PBAT材料的综合性能达到最佳。
PBAT的共混改性综述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯.与其它聚合物进行共混改性是改善PBAT基材综合性能的有效手段,同时也是降低该材料价格的重要方式.为拓展PBAT材料的应用范围,扩大PBAT的市场需求,有必要利用多种方式对其进行共混改性。
1. PBAT与可降解聚合物共混改性1.1 PBAT与聚乳酸(PLA)共混PLA是一种脂肪族聚酯,其合成原料乳酸可完全由生物法发酵制得,脱离了传统的石油原料,且具有良好的生物相容性、较高的强度;同时PLA具有生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染,这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并在日用品以及生物医疗领域中都得到了广泛的应用。
然而,PLA虽然具有较高的强度及压缩模量,但是其质硬而韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形,抗冲击和抗撕裂能力差,这在一定程度上限制了PLA的使用范围.同样作为一种生物降解材料,PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韧性,利用PBAT与PLA共混来对其增韧是一种行之有效的方法。
前人用熔融共混法制备了(PLA/PBAT)复合材料,实验表明,PBAT能够抑制PLA 的结晶,导致材料断面出现孔洞和凹槽,随着PBAT用量的增多,材料断面孔洞的尺寸会有所增加,这会导致复合材料的拉伸强度下降。
但是,PBAT的柔性链段能有效改善PLA的脆性,当PBAT质量分数为30%时,PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率最大,达到9%,同时,其冲击强度也能够达到5。
33kJ/m2.前人在PBAT与PLA共混的过程中发现,随着PBAT用量的增加,PLA/PBAT 复合材料中两相的相容性变差,这也是PLA/PBAT共混物力学强度不理想的重要原因.为了进一步提高PLA/PBAT复合材料的性能,扩大其应用范围,前人通常在该共混物中引人增容剂以减小两相界面张力,增大界面结合力,改善共混体系的力学相容性和抗冲击性。
石墨烯纳米片调控生物可降解PLA/PBAT共混物的形态结构和性能聚乳酸(PLA)是一种重要的生物基可降解塑料,由于其易加工、机械强度高等优异性能,在替代石油基非降解塑料方面具有巨大的潜力。
尽管如此,PLA存在韧性差、热稳定性差等缺点,限制了其应用。
将PLA与生物可降解的柔性树脂聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)共混,可以在不牺牲其生物降解性的前提下提高其韧性。
然而,PLA和PBAT不相容,导致其相界面结合弱,力学性能差。
添加纳米填料是调控PLA/PBAT共混物形态结构和性能最有效的方式之一。
本论文通过引入石墨烯纳米片(GNP)来调控PLA/PBAT的形态结构与性能。
主要结果如下:(1)GNP对PLA/PBAT形态结构和性能的影响。
首先采用溶液法制备PLA/GNP母料,再通过熔融共混制备了 PLA/PBAT/GNP纳米复合材料。
透射电镜(TEM)结果表明,PLA与PBAT不相容,呈“海-岛”状分布;GNP主要分布于PBAT相,出现明显的团聚;随着GNP含量的增加,PBAT相开始变形,尺寸变大。
拉伸试验结果表明,PBAT对PLA具有增韧效果,而GNP的加入在保持PLA/PBATi共混物拉伸强度和拉伸模量不变的情况下,进一步提升其韧性,断裂伸长率最大提高了23%。
利用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)对PLA结,品行为和结晶性能进行了研究。
结果表明,PBAT和GNP的加入促进了 PLA结晶。
热重分析(TGA)-表明,GNP的引入提高了 PLA/PBAT的热稳定性。
流变性能测试表明,随着GNP的加入,共混物的储能模量和复数黏度均有所增加。
(2)PEO对GN P的分散性以及PLA/PBAT/GNP纳米复介材料性能的影响。
为了提高GNP在PLA/PBAT中的分散,采用冷冻干燥法制备了聚氧化乙烯(PEO)/GNP 母料,然后通过熔融共混得到PLA/PBAT/GNP纳米复合材料。
由于PEO分子量的不同会影响共与PLA的相容性,本工作使用了三种不同分子量的PEO。
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第49卷,第5期2021年5月V ol.49,No.5May 2021158doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2021.05.030可生物降解塑料PBAT 共混改性研究进展晏永祥,贺哲,张跃飞,李焰,申雄军(长沙理工大学化学与食品工程学院,长沙 410114)摘要:可生物降解塑料聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT )的改性是降低其成本、提高性能的重要方法。
主要综述了近十几年来国内外PBAT 的共混改性研究进展,主要包括聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基丁酸戊酯、聚乙醇酸、聚乙烯醇缩丁醛等可降解高分子与PBAT 共混改性,玉米淀粉、纤维素和木质素等有机填料与PBAT 共混改性,以及碳酸钙、蒙脱土等无机填料与PBAT 共混改性,并对其发展作出总结与展望,旨在为开发新型高效的PBAT 复合材料提供指导意义。
关键词:聚己二酸对苯二甲酸丁二酯;可降解高分子聚合物;填料;共混改性中图分类号:TQ321 文献标识码:A 文章编号:1001-3539(2021)05-0158-04Progress of Blending Modification of Biodegradable Plastic PBATYan Yongxiang , He Zhe , Zhang Yuefei , Li Yan , Shen Xiongjun(School of Chemistry and Food Engineering , Changsha University of Science and Technology , Changsha 410114, China)Abstract :Modi fication of poly(butylene adipate terephthalate) (PBAT) is an important method for lowering the production cost and improving properties. The research progress of blending modi fication of PBAT in the past ten years, mainly including blend-ing with biodegradable polymers such as polylactic acid, poly(propylene carbonate), polybutylene succinate , polyhydroxybutyrate valerate, polyglycolic acid and polyvinyl butyral were mainly summarized, blending with organic fillers such as corn starch, cellulose and lignin, and blending with inorganic fillers such as calcium carbonate and montmorillonite were summarized. The prospects its development were also summarized . The objective is to provide guidance for the development of new and ef ficient PBAT composite materials.Keywords :poly(butylene adipate terephthalate);degradable high molecular polymer ;filler ;blending modi fication 近几年,由于市场对塑料的需求量飞速上升,而以石油原料合成的塑料无法自然降解,随处可见的白色塑料导致环境污染日益严重。
第53卷第3期 辽 宁 化 工 Vol.53,No. 3 2024年3月 Liaoning Chemical Industry March,2024基金项目: 2023年八师中青年科技创新领军人才项目(项目编号:2023RC06)。
收稿日期: 2023-05-06生物可降解材料PBAT 的生产现状及其研究进展王祖芳,黄东,王明亮(新疆天业(集团)有限公司,新疆 石河子 832000)摘 要:阐述了目前生物可降解材料PBAT 的合成工艺技术特点、技术来源、产业化现状及改性研究进展,指出了生物可降解材料PBAT 生产技术的未来发展方向。
关 键 词:工艺技术;生产现状;共聚改性;共混改性中图分类号:TQ201 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2024)03-0416-07塑料自发明以来,由于其在强度、性能与功能以及使用方便等方面的优势,在包装、农业、 建筑、机械及社会各个方面被大量使用,人类已经离不开它。
但由于对废弃传统塑料制品的不规范处理、缺少合理回收使用技术、以及长时间的堆积,形成了日益严重的“白色污染”问题,它严重影响了人类的生活环境、粮食安全和可持续发展。
国家和各省市相继出台了相关法律法规,将限制和淘汰使用不可降解塑料制品提上了具体日程,以解决废旧塑料带来的“白色污染”、“海洋微塑料污染”等全球性环境问题,与此同时,政府已采取一系列措施,鼓励开发、生产和推广生物降解材料。
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(以下简称“PBAT”)是一类长链脂肪族-芳香族共聚酯聚合物材料,由脂肪族的己二酸(AA)、短芳香族对苯二甲酸(PTA)和1,4-丁二醇(BDO)经酯化缩聚而成。
主要融合了脂肪族制品的“柔韧性”和芳香族产品的“刚性”,有较好的断裂伸长率和延展性,以及良好的抗冲击能力和热稳定性[1-4]。
由于酯键存在于分子中,有生物的可降解性,易于被大自然中动植物体内的各种细菌或酶所分解,形成了二氧化碳和水分,因此,应用前景广阔。
第43卷 第3期 包 装 工 程2022年2月PACKAGING ENGINEERING ·69·收稿日期:2021-05-06基金项目:国家自然科学基金(21564012);内蒙古自治区“草原英才”工程青年创新创业人才培养计划(2020) 作者简介:云雪艳(1990—),女,博士,内蒙古农业大学讲师,主要研究方向为食品包装与安全控制技术。
通信作者:董同力嘎(1972—),男,博士,内蒙古农业大学教授,主要研究方向为食品包装与安全控制技术。
PE/PBAT 共混薄膜的性能及对迷你黄瓜的保鲜效果云雪艳,陈文锦,许兵,成培芳,董同力嘎(内蒙古农业大学 食品科学与工程学院,呼和浩特 010018)摘要:目的 为了改善聚乙烯(PE )透湿性差、气体选择透过比低等性能,将高透湿性的聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT )以熔融共混的方式改性PE 。
方法 以PE 为主体,添加质量分数为10%、20%、30%的PBAT ,采用流延共混法制备PE/PBAT 共混薄膜,测试其热学性能、力学性能、气体透过性能和透湿性能,并用来包装迷你黄瓜以研究薄膜的保鲜效果。
结果 PBAT 的加入使PE 的力学性能、气体透过性能和透湿性能均得到提升。
与PE 相比,PBAT 的质量分数为30%时,薄膜的H 2O 透过系数提高了2.42倍,CO 2 /O 2透气比值从3.3提高至4.4,且在迷你黄瓜整个贮藏过程中Vc 含量下降得最为缓慢,感官品质保持较好,迷你黄瓜在贮藏38 d 内均具有良好的商业价值和食用价值。
结论 PBAT 的添加改善了PE 的性能,提高了迷你黄瓜的贮藏时间,可见共混薄膜具有较好的使用前景。
关键词:迷你黄瓜;气调包装;共混薄膜;透湿性能中图分类号:TS255.3 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2022)03-0069-09 DOI :10.19554/ki.1001-3563.2022.03.009Properties of PE/PBAT Film and Its Effect on Preservation of Mini CucumberYUN Xue-yan , CHEN Wen-jin , XU Bing , CHENG Pei-fang , DONG Tungalag(College of Food Science and Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China)ABSTRACT: The work aims to modify polyethylene (PE) by blending poly adipate butyl terephthalate with high mois-ture permeability (PBAT), to improve the properties of polyethylene (PE) such as poor moisture permeability and low gas selective transmission ratio. PE/PBAT film was prepared by tape casting blending method with PE as the main component and PBAT with mass fraction of 10%, 20% and 30%. The thermal properties, mechanical properties, gas permeability and moisture permeability of the film were tested. Then, the film was used to package mini cucumber to study the preservation effect. The addition of PBAT improved the mechanical properties, gas permeability and moisture permeability of PE. Compared with PE, the addition of 30% PBAT increased the permeability coefficient of H 2O by 2.42 times. The per-meability ratio of CO 2/O 2 increased from 3.3 to 4.4. During the whole storage process of mini cucumber, the Vc content decreased most slowly, and the sensory quality kept well. Mini cucumber had good commercial value and edible value within 38 days of storage. The addition of PBAT improves the properties of PE and increases the storage time of mini cu-cumber, which has a better prospect of use.KEY WORDS:mini cucumber; modified atmosphere packaging; film; moisture permeability. All Rights Reserved.·70·包装工程2022年2月小黄瓜又称迷你黄瓜,瓜味浓郁,质地脆嫩[1]。
《扩链和相容一体化相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究》扩链与相容一体化:相容改性剂的制备及PBAT材料性能的研究一、引言随着塑料工业的快速发展,环境问题日益突出,可降解塑料材料逐渐成为研究热点。
聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)作为一种生物降解塑料,具有优异的机械性能和良好的生物相容性,广泛应用于包装、农用薄膜和一次性产品等领域。
然而,PBAT材料在加工过程中易出现相容性差、力学性能不足等问题。
为了解决这些问题,扩链和相容一体化相容改性剂的研究显得尤为重要。
本文旨在研究相容改性剂的制备方法,以及其在PBAT 材料中的性能表现。
二、相容改性剂的制备(一)材料选择相容改性剂的制备需选用合适的扩链剂、增容剂等原料。
本实验选择具有较好反应活性的扩链剂和增容剂,以实现扩链和增容的双重效果。
(二)制备方法采用熔融共混法,将扩链剂、增容剂等原料在高温下熔融共混,制备出相容改性剂。
在制备过程中,需严格控制温度、时间等参数,以保证改性剂的性能稳定。
三、相容改性剂在PBAT材料中的应用(一)实验方法将制备好的相容改性剂与PBAT材料进行熔融共混,探究不同比例的改性剂对PBAT材料性能的影响。
采用拉伸试验、冲击试验、热稳定性测试等方法,对改性后的PBAT材料进行性能评价。
(二)实验结果与分析1. 拉伸性能:随着相容改性剂比例的增加,PBAT材料的拉伸强度和断裂伸长率均有所提高。
当改性剂比例达到一定值时,PBAT材料的拉伸性能达到最优。
2. 冲击性能:相容改性剂的加入提高了PBAT材料的冲击强度,降低了脆性。
3. 热稳定性:相容改性剂的加入提高了PBAT材料的热稳定性,降低了分解温度。
四、讨论(一)扩链与相容一体化的作用机制扩链剂通过与PBAT分子链发生化学反应,增加分子链的长度和交联度,从而提高材料的力学性能。
增容剂则通过改善PBAT分子间的相互作用,提高材料的相容性和加工性能。
扩链和增容的双重作用,使得相容改性剂在PBAT材料中发挥更好的效果。
PBAT的共混改性综述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯。
与其它聚合物进行共混改性是改善PBAT基材综合性能的有效手段,同时也是降低该材料价格的重要方式。
为拓展PBAT材料的应用范围,扩大PBAT 的市场需求,有必要利用多种方式对其进行共混改性。
1. PBAT与可降解聚合物共混改性1.1 PBAT与聚乳酸(PLA)共混PLA是一种脂肪族聚酯,其合成原料乳酸可完全由生物法发酵制得,脱离了传统的石油原料,且具有良好的生物相容性、较高的强度;同时PLA具有生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染,这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并在日用品以及生物医疗领域中都得到了广泛的应用。
然而,PLA虽然具有较高的强度及压缩模量,但是其质硬而韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形,抗冲击和抗撕裂能力差,这在一定程度上限制了PLA的使用范围。
同样作为一种生物降解材料,PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韧性,利用PBAT与PLA共混来对其增韧是一种行之有效的方法。
前人用熔融共混法制备了(PLA/PBAT)复合材料,实验表明,PBAT能够抑制PLA的结晶,导致材料断面出现孔洞和凹槽,随着PBAT用量的增多,材料断面孔洞的尺寸会有所增加,这会导致复合材料的拉伸强度下降。
但是,PBAT的柔性链段能有效改善PLA的脆性,当PBAT质量分数为30%时,PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率最大,达到9%,同时,其冲击强度也能够达到5.33kJ/m2。
前人在PBAT与PLA共混的过程中发现,随着PBAT用量的增加,PLA/PBAT 复合材料中两相的相容性变差,这也是PLA/PBAT共混物力学强度不理想的重要原因。
为了进一步提高PLA/PBAT复合材料的性能,扩大其应用范围,前人通常在该共混物中引人增容剂以减小两相界面张力,增大界面结合力,改善共混体系的力学相容性和抗冲击性。
德国BASF公司的Joncryl系列扩链剂是一种由甲基丙烯酸缩水甘油酯与其他丙烯酸树脂或苯乙烯合成的共聚物,该扩链剂被研究者和生产企业广泛用于PLA/PBAT共混物的增容中。
当0.5份的Joncryl扩链剂加入到PLA/PBAT共混物中时,可以有效增加共混体系的结晶温度,降低结晶度,同时,PLA与PBAT间的界面结合力也显著提高。
以PLA/PBAT比例为60/40的共混物为例,在Joncryl扩链剂加入后,其拉伸强度能够提高至30MPa,断裂伸长也提高至700%。
与上述类似的是,以法国阿科玛公司生产的LotaderAX8900作为增容剂(用量为3Phr)也能有效增强PLA/PBAT共混物中两相间界面的粘接力,从而提高材料的综合力学性能。
江苏大学的相关研究表明乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(EBA-GMA)、乙烯丙烯酸甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(EMA-GMA)和过氧化二苯甲酰(BPO)都能够用作PLA/PBAT复合材料的增容改性。
在PLA/PBAT为35:65,增容剂加入量为1Phr的条件下,EBA-GMA、EMA-GMA及BPO分别可以使PLA/PBAT 复合材料的非牛顿指数由0.637提升至0.664、0.670及0.722;而EBA-GMA、EMA-GMA及BPO的加入都可以增大复合材料的储能模量,但只有加入BPO 时才能有效提高材料的玻璃化转变温度。
当加入的界面相容剂分别为EBA-GMA、EMA-GMA及BPO时,PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率从19.27%依次增加至44.32%、57.65%及140.13%,但是加入EBA-GMA及EMA-GMA后,材料的拉伸强度略微降低,BPO对于材料力学性能的改善效果最为显著。
从机理上看,BPO在熔融挤出共混时由于热分解可产生初级自由基,然后初级自由基引发PLA、PBAT高分子链发生反应生成高分子链自由基,最终可促使两种高分子链自由基重组形成碳碳键连接。
与使用BPO类似,同济大学的研究者也曾尝试以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为扩链剂,在催化剂辛酸亚锡作用下,通过熔融扩链反应制备了PLA/PBAT多嵌段共聚物。
该产物的断裂伸长率比PLA提高了近百倍,表明扩链反应有效地引入了柔性链段,提高了PLA的韧性。
另外,以聚乙二醇(PEG)及聚己内酯(PCL)为代表的聚醇、聚酯类聚合物也可有效提高PLA与PBAT链段的相互作用,使复合材料相容性提高。
同济大学研究者的实验表明,2-4Phr的PEG或PCL可以显著改善PLA/PBAT复合材料的拉伸、弯曲、冲击强度和模量。
1.2 PBAT/PBS共混与PBAT类似,PBS也具有良好的可生物降解性。
相对于其他可生物降解材料,PBS具有价格较低、热变形温度和制品使用温度较高的优点。
然而,然而通常PBS的加工温度较低、黏度低、熔体强度差,难以采用吹塑和流延的方式进行加工;另外,PBS是结晶聚合物,其制品往往具有一定的脆性,因此需要对其进行共混改性研究。
北京工商大学的研究者通过熔融共混法制备了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混物。
通过对不同PBS/PBAT使用比例共混物的性能测试,研究者发现随着PBAT含量的增加,PBS/PBAT共混体系的拉伸强度先升高后降低,断裂伸长率不断提高,冲击强度先降低后提高;当PBAT 的质量分数达到20%时,与纯PBS相比,复合材料的断裂伸长率提高了10倍,冲击强度提高了82%,而拉伸强度仅降低6%。
天津科技大学的研究者也进行了PBAT增韧改性交联PBS的相关性能研究。
其结果表明,PBAT的加入明显降低了PBS/PBAT共混物的熔体质量流动速率,共混物的熔体黏度显著增加,加工性得以改善。
同时,PBAT的加入提高了PBS/PBAT共混物的结晶温度,降低了共混物的结晶度,在PBAT质量分数为20%时,共混体系出现了PBAT球晶。
为了进一步提高PBS/PBAT复合材料的性能,降低生产成本,郑州大学的研究人员,采用熔融共混法制备了麦秸粉/PBS-PBAT复合材料,并且利用60Co-γ射线对该复合材料进行了辐射改性。
研究结果表明,在辐照吸收量适当的情况下,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别能够提高20%、23.5%和6.5%。
另外,辐照也能有效降低麦秸粉/PBS-PBAT复合材料的高温分解速度,并将其热变形温度提高10℃以上。
这些性能方面的变化主要由复合材料基体中的亚甲基分子发生了交联反应,进而增强各组分之间的粘结性所导致。
1.3 PBAT与其他可降解聚合物共混聚亚丙基碳酸酯(PPC)是一种拥有生物相容性的无毒害的热塑性生物降解高分子材料,其主链上存在醚键,链的柔性较大,玻璃化温度接近于室温。
PPC具有较高的拉伸强度和较高的模量,生物相容性好,气体阻隔性好,透气性低。
但是由于其为非晶结构,分子链柔性大且相互作用力小,使得PPC的热性能不佳,低温下脆性大。
而PPC与PBAT的性能具有鲜明的互补特性,因此将PBAT与PPC 共混是制备高性能PBAT复合材料的有效方法之一。
长春工业大学的研究者通过挤出共混法和吹膜技术制备了PPC/PBAT共混物薄膜,并且对其物理性质,阻隔性能和生物降解性能进行研究。
其结果表明,PPC的加入能够有效降低PBAT的结晶尺寸,改善了薄膜的加工性能。
当PPC的含量达到30%时,PBAT/PPC膜的拉伸强度有显著的改善,横纵向的拉伸强度都能达到40MPa;更重要的是,PPC 有效地改善了薄膜的阻隔性能,当PPC分数达到30%时,PPC/PBAT薄膜的氧气透过率较PBAT薄膜下降了60%。
利用PPC所具有的良好阻隔性,北京工商大学的研究者采用多层共挤吹塑的方法制备了全生物降解高阻透性3层复合薄膜;同时,研究证实当PPC层厚度越大时,氧气透过率越小;牵引速度越大,即分子链取向度越大时,氧气透过率越小。
青岛科技大学的研究者还考察了PPC、扩链剂和增塑剂用量对PPC/PBAT复合材料力学性能和流变性能的影响。
研究结果表明:在PPC/PBAT共混体系中,随PPC用量的增加,拉伸强度逐渐提高,而断裂伸长率和熔体流动速率不断降低;引入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)作为扩链剂能够改善PPC与PBAT的相容性,且随着MDI用量的增加,共混材料的拉伸强度和断裂伸长率呈增加趋势,而熔体流动速率则持续降低;另外,当体系中加入增塑剂柠檬酸三丁酯后,随其用量的增加,PPC/PBAT复合材料的拉伸强度降低,而断裂伸长率和熔体流动速率持续提高。
在以上研究成果的基础上,该研究团队利用吹膜挤出机组制备了PPC/PBAT共混薄膜。
聚羟基丁酸戊酯(PHBV)是由植物、稻草、淀粉等,经微生物发酵,合成并储存在微生物体内的生物材料。
PHBV的刚性和气体阻隔性能与聚丙烯相当,并且PHBV可以完全生物降解为二氧化碳和水。
但PHBV本身也存在一些缺点,如热稳定性差、结晶速率低、结晶时间长、结晶度低,这也是一直制约其发展的瓶颈。
将PHBV与PBAT共混可以改善PHBV的结晶性能,提高材料的加工和应用性能。
上海交通大学的研究者以熔融共混的方法制备了PHBV/PBAT复合材料,通过对其测试发现:PBAT质量分数为50%时,复合材料的断裂伸长率为55%,缺口冲击强度为542J/m,分别为改性前PHBV材料的19倍和22.6倍,显著提高了PHBV的韧性。
同时,PBAT的加入还能够抑制PHBV的结晶,使PHBV结晶温度降低20~40℃。
湖南工业大学的研究者在PHBV/PBAT复合材料的基础上,额外加入了有机蒙脱土和聚磷酸铵基阻燃剂,从而制备得到了PHBV/PBAT复合阻燃材料。
其研究结果表明,添加聚磷酸铵基阻燃剂能够有效提高PHBV/PBAT复合材料的氧指数,但是在燃烧的过程中,还有一定的熔滴滴落,而且复合材料的力学性能下降。
而有机蒙脱土的质量分数增加到1.0%时,PHBV/PBAT复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度增加明显。
当有机蒙脱土和聚磷酸铵基阻燃剂共同使用时,复合阻燃材料的燃烧级别达到了V-0级,而LOI为36%;同时,蒙脱土的使用也缓解了熔滴滴落的现象,降低了熔滴引燃的危害;复合材料的力学性能也因有机蒙脱土的存在而保持良好。
2. PBAT与淀粉共混淀粉是一种多羟基的天然高分子碳水化合物,是自然界中仅次于纤维素的第二大产量的生物材料。
作为天然可降解高分子材料,淀粉具有品种繁多、来源丰富且价格便宜的特点,因此,淀粉在生物降解材料的研究中倍受关注。
从结构上看,淀粉是由单一类型的糖单元组成的高聚糖,由于淀粉已经适应了植物的需要,淀粉颗粒的微观结构通常比合成高分子复杂的多,通常,其邻近分子间多以氢键相互作用形成微品结构的完整颗粒。