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干货 |生物可降解材料PBAT的5种改性方法

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6602021-01-12 收藏

       PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)是一种生物降解塑料,降解周期非常短。由于PBAT分子中存在柔性的脂肪链和刚性的芳香链,因此拥有良好的耐热性、抗冲击性、延展性和断裂伸长率,加工方法也与传统LDPE相似。PBAT是最有望替代传统塑料包装袋、农膜、一次性用具的可降解塑料。


生物可降解材料PBAT的5种改性方法

PBAT可降解地膜

生物可降解材料PBAT的5种改性方法 

      然而PBAT自身也存在一些缺点,如薄膜开口性能较差、吹膜稳定性差、成本过高等问题。研究者发现PBAT通过与PBS、淀粉、PLA等材料的共混改性,可以大大改善这一系列缺点PBAT质地软、韧性强,通常添加入一些脆性大的材料以互补。本文塑联网将盘点目前PBAT共混改性的研究进展。


1.PBAT/PLA共混 

      聚乳酸( PLA)具有优良的生物相容性、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,同时PLA具有较高的拉伸强度、压缩模量,但质硬而韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形,这些局限限制了它的实际应用

 生物可降解材料PBAT的5种改性方法

PLA可降解餐具


      PBAT 具有良好的拉伸性能和柔韧性,利用 PBAT来对PLA 进行增韧不失为一种行之有效的方法。但是PLA与PBAT的相容性较差,需要添加增容剂以增加两者之间的结合力PBAT与PLA质量比为3:7时,断裂伸长率最大。


2. PBAT/PBS共混 

      PBS具有良好的生物降解性能,同时主链中大量亚甲基结构又使其具有与通用聚乙烯材料相近的力学性能。


生物可降解材料PBAT的5种改性方法 PBS材料


      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,其制品往往呈一定脆性,因此需要对其进行共混改性研究。PBAT拥有良好的柔顺性和韧性,能够改善PBS的脆性并提高其加工性能。

      研究发现PBAT含量为20%时,与纯PBS相比,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% 。


3.PBAT/PPC共混 

      PPC称为聚甲基乙撑碳酸酯,是一种生物可降解材料对水和氧气具有隔绝作用,因此在食品包装、医用材料、复合材料、胶黏剂以及工程塑料等方面有很大的潜力。


生物可降解材料PBAT的5种改性方法 PPC板材

      但是由于PPC为非晶结构,分子链柔性大且相互 作用力小,使得材料热性能差,导致制品高温尺寸稳定性差,低温下脆性大,故其大规模应用仍没有 取得突破性进展。

      PBAT与PPC共混是改善其性能的有效方法之一,研究发现,PBAT与PPC共混后,显著改善了PPC的拉伸性能,共混物是软且韧的材料。PBAT与PPC质量比为4:6时,拉伸强度最好。


4.PBAT/淀粉共混 

      淀粉有种类繁多来源广泛、且价格便宜可再生的优点,常见的土豆淀粉玉米淀粉都可以通过化学改性,改变原有的结构,减少羟基的含量,把原淀粉变成热塑性淀粉。是可降解塑料的一个重要品类。


生物可降解材料PBAT的5种改性方法

淀粉基可降解塑料约占现有商用可降解塑料的50%

      与目前使用的大多数普通塑料相比,热塑性淀粉塑料存在力学强度低、耐水性不好等缺点。将PBAT与淀粉共混可以明显改善淀粉基材料的加工流动性、力学性能、耐回生性和耐水性,而且确保体系可完全生物降解。

研究发现,在向PBAT中添加淀粉塑料时,共混物的综合性能出现了向上升后下降的趋势。淀粉添加量在5%-10%综合力学性能最好。同时PBAT/淀粉的共混体系也需要添加增容剂。


5.PBAT/无机粉体 

      超细活性碳酸钙由于粒径极小、活性高,因此补强性好,主要用作橡胶、塑料等的补强剂,可提高制品的拉伸强度、耐磨性能,使发泡橡胶均匀发泡。也可用作油墨和涂料的填充剂。


生物可降解材料PBAT的5种改性方法

无机粉体

      使用可生物降解材料PBAT与超细活性CaCO3无机粒子共混制备环境友好型可降解材料,同时在混合物中使用少量的相容剂,改进混合物的物理力学性能,不仅能实现材料的完全快速生物降解,更能够极大地降低成本,用于制造农膜、包装袋及饭盒等,具有很好的应用价值。

      研究发现再添加相容剂的情况下,PBAT与10%超细碳酸钙共混材料的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度都有很大的提升。

来源:工程塑料圈子,如侵删

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