全生物降解PBS的扩链改性研究

采用新型扩链剂2,2′-双(2-噁唑啉)(BOZ)对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行扩链,研究了BOZ加入量、稳定剂加入量、时间、温度对扩链反应的影响。结果表明,选择最佳条件,扩链后的PBS的相对分子质量较未扩链PBS的相对分子质量大为增加,而且扩链PBS相对分子质量分布与未扩链PBS基本一致,说明PBS扩链后的线性度与起始PBS相同,没有支化或交联反应发生。

可生物降解聚酯的制备及性能研究进展

相对于传统高分子材料,生物降解高分子材料由于其能够在自然环境下降解为环境无害的物质,作为解决塑料白色污染的重要手段之一,近年来获得快速发展。对本课题组生物降解聚酯结构设计、改性及产业化等方面的研究进展进行了总结。通过无规/嵌段共聚的方式在聚二元酸二元醇酯中引入共聚单体单元、长/短支化结构可有效对材料的结晶性能、熔体强度等性能进行调控,进而实现对材料加工性能、力学性能以及生物降解速率的调控。通过对聚合工艺的创新优化,实现高分子量不饱和聚酯的合成,并阐明了其聚合机理;进一步,通过在不饱和聚酯中引入Diels-Alder反应/金属配位活性位点实现可逆交联弹性体的制备。对聚二元酸二元醇酯的结晶结构调控与结晶机理进行了深入的研究,提出了一种基于结晶成核动力学测定高分子结晶次级临界核尺寸的方法;基于类质同晶构型构象匹配设计了新型高效大分子型成核剂。在实验室研究的基础上,与企业合作建成了年产万吨生物降解聚酯及其共聚酯的生产线,生产的产品已应用于一次性餐具、超市购物袋和地膜的制备,并在新疆进行了农田可降解地膜的应用示范。

无卤阻燃生物基聚乳酸/白酒糟复合材料

以苯基次膦酸铝(BPA-Al)为阻燃剂,采用熔融共混的方法制备了无卤阻燃生物基全降解聚乳酸(PLA)/白酒糟(DDGS)复合材料,通过SEM、电子拉力机、维卡软化仪分析了填料的分散状况、复合材料的力学性能、热变形温度等,结果表明:BPA-Al与DDGS之间形成氢键与配位作用,相容性得到改善,BPA-Al/DDGS体系在聚乳酸中分散均匀,复合材料的拉伸强度和热变形温度最高可达59.5 MPa和78.1℃;采用氧指数、水平垂直燃烧仪、拉曼、FTIR等研究了复合材料的阻燃性能和残炭,结果表明:白酒糟成炭效果显著,BPA-Al和DDGS共同发挥气相和凝聚相阻燃作用,材料燃烧后形成了致密的石墨焦炭层,起到了隔热、隔氧的作用,说明BPA-Al/DDGS体系在PLA材料中具有较好的阻燃作用,当BPA-Al含量为25%时,聚乳酸复合材料的氧指数为24.5%,UL-94达V-0级。

增韧改性聚乳酸基生物降解材料研究进展

聚乳酸(PLA)具有良好的力学性能和生物降解性,对可持续发展和低碳环保具有重要意义。但是PLA脆性大、韧性差,限制其广泛使用。考虑到用石油基材料增韧PLA会降低其降解性,可采用对降解性无影响或可再生材料增韧PLA。文章综述了PLA基生物降解材料增韧改性方法的研究进展,主要从化学改性、物理改性和复合改性等角度进行介绍,概述了增韧方法的定义、国内外研究的优缺点以及改进方法,为生物降解PLA的增韧改性提供参考。指出开发绿色环保的改性方法、降低成本、寻找相容性好和可生物降解的单体是PLA基生物降解材料增韧改性未来研究方向。

茶多酚改性PBC/PLA/CS可降解复合纤维膜的制备和研究

以N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷为溶剂,聚乳酸和聚碳酸丁二醇酯作为基体材料,在此基础上加入壳聚糖并负载茶多酚,经油浴恒温溶解。通过静电纺丝机制备出PBC/PLA/CS/TP完全可生物降解薄膜,使用傅立叶红外分析、差示扫描量热法、热重分析研究CS/TP对共混膜热稳定性和结构特性的影响,并测试薄膜的机械性能。通过实验得出,制得的可降解复合纤维膜具有良好的相容性且随着CS和TP含量的增加,膜的热稳定性和机械性能得到进一步的提升。

生物降解塑料聚丁二酸丁二酯及其共聚物:从基础研究到产业化

聚丁二酸丁二酯(PBS)及其共聚物是一类综合性能良好、加工性能优异的生物可降解高分子材料,是目前产业化并获得广泛应用的可全生物降解材料之一。本文总结了作者课题组在PBS材料合成、改性、结构和性能表征及其产业化方面的进展。通过高效催化剂的设计与制备,采用熔融缩聚直接制备高分子量的PBS。通过无规共聚、引入支化结构等分子结构设计方法,可以调节材料的结晶行为、物理机械性能和生物降解速率。基于构型(构象)匹配,设计了全组成范围的类质同晶体系聚(丁二酸丁二酯-co-富马酸丁二酯),进一步发现聚富马酸丁二酯是PBS的高效大分子型成核剂。通过共混和纳米材料复合改性,调控微观相结构和不同组分间的相互作用,大幅度提高材料力学性能。在此基础上,与企业合作,建成了年产万吨PBS及其共聚物树脂的生产线,生产的树脂可以挤出、注塑、吸塑和吹膜,已经用于超市购物袋和生物降解地膜等用途。

改性热塑性淀粉的制备及其与PBAT复合薄膜的性能

利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对淀粉进行偶联改性后,通过熔融挤出得到热塑性淀粉(TPS),并将其与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)复配后吹膜,制备了PBAT/TPS复合膜材料,并探讨了HDTMS含量与TPS耐热性能、流变性能及PBAT/TPS复合膜疏水性能和力学性能的关系。结果发现,加入HDTMS后TPS加工性能得到改善、淀粉基体耐热性能更高,但增塑剂更易析出;加入1份HDTMS后,PBAT/TPS复合膜材料疏水性能得到改善,接触角提高到113.2°,再继续增加HDTMS含量后,接触角基本保持在104°~106°;PBAT/TPS复合膜材料拉伸强度随HDTMS含量的增加先提高后降低,当HDTMS含量为3份时拉伸强度达10.29 MPa。

聚丁二酸丁二醇酯的改性研究及产业化现状

近年来,世界各国通过法律法规对不可降解塑料的使用进行了限制,对全生物降解材料的研究及产业化起到了强有力的促进作用。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种典型的全生物降解聚酯材料,具有良好的力学性能、绿色环保、生物降解等特点,在包装、地膜、医疗等领域得到广泛应用。本文重点介绍国内外PBS的产业情况和近五年PBS的改性研究情况。

二聚甘油增塑淀粉及其PBAT复合膜制备与性能

以二聚甘油为增塑剂,逐步替代甘油,利用熔融挤出法制备了热塑性淀粉(TPS),再将热塑性淀粉与己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(PBAT)直接混合吹膜,制备了全生物降解TPS/PBAT复合薄膜(简称为TPS/PBAT薄膜)。分析了二聚甘油含量与热塑性淀粉流变性能、热稳定性以及TPS/PBAT薄膜接触角和力学性能的关系。研究发现,二聚甘油主要替代了甘油,对TPS分子间起到了增塑作用,能够提高TPS黏度,减少加工过程中的重结晶和溶剂析出;其还能够改善TPS/PBAT薄膜疏水性,当二聚甘油含量达到6.0份时,接触角由102.81°增大至114.60°;同时能够提高TPS/PBAT薄膜强度,当二聚甘油含量达到6.0份时,拉伸强度由6.87 MPa提高到12.4 MPa。