茶梗纤维-聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料的制备及其性能

为了实现茶剩余物的资源高值化利用,以茶梗纤维(TSF)为原料,用扩链剂4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4'-MDI)对其进行表面改性,将4,4'-MDI改性后的茶梗纤维(MDI-TSF)与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)共混制备复合材料。4,4'-MDI两端异氰酸酯键(―N=C=O)与TSF表面羟基(―OH)进行反应,减少TSF表面羟基含量并削弱其表面极性,从而减少了TSF与PBAT之间的极性差,环氧大豆油(ESO)加入改善两者之间界面相容性,从而可提高复合材料的机械性能。改性茶梗纤维MDI-TSF的加入可以有效增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及热稳定性,当PBAT与MDI-TSF质量比80∶20,即MDI-TSF添加量20%,加入10%ESO制得的复合材料PBAT/ESO/20%MDI-TSF综合力学性能最佳,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为13.014 MPa、10.94 MPa和18.314 kJ/m^(2),与复合材料PBAT/ESO/20%TSF(8.652 MPa,8.32 MPa,14.563 kJ/m^(2))相比,拉伸强度提高了50.4%,弯曲强度提高了31.5%,冲击强度提高了25.8%,热稳定性和结晶度均有提高。

氧化石墨烯表面接枝聚己二酸丁二醇酯改性研究

为了提高氧化石墨烯(GO)在聚乳酸(PLA)中的分散性,改善PLA的耐冲击性能,作者利用悬浮聚合法,以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为键桥,将GO表面分别与聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己二酸丁二醇酯二醇(HPBA)、聚己二酸丁二醇酯单甲醚(MPBA)接枝,成功制备了纳米复合材料,并采用多种表征手段对材料进行了分析测试。结果表明:利用TDI成功合成了表面的异氰酸酯化的GO(iGO),GO层间距由0.85 nm增加到1.19 nm,其在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的分散性显著提高。实验所得3种纳米复合材料(iGO-HPBA、iGO-PBA和iGO-MPBA)中,PBA在iGO表面的接枝量最多,iGO-PBA的层间距增加到1.34 nm;试样iGO-HPBA在300℃以下的耐热性好,而试样iGO-MPBA和iGO-PBA的综合耐热性好,3种试样均能够满足PLA熔融共混改性的需要。

聚合松香增容聚乳酸/聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)共聚物共混纤维的结构与性能

以聚合松香(PR)为相容剂,采用熔融共混法制备了不同比例的聚乳酸/聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PLA/PBAT)共混纤维。采用拉伸试验、微观结构、热分析和流变测试分析评估了熔体和纤维的物化性能。PR的引入使得PBAT和PLA的玻璃化转变温度及熔融温度降低,促进了PBAT相的均匀分散,分散相尺寸明显减小,增强了PBAT的非均相成核效应,提高了PLA的结晶温度,并在30%PR时观测到了直径小于2μm的微纤结构。随着PBAT含量的增加,共混纤维的断裂伸长率与断裂强度均得到显著提升,断裂伸长率最多提高了近600%,同时断裂强度不仅得到了保留,还提升了200%左右。

氯化锂/丙三醇改性玉米淀粉/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料的结构与性能

为制备具有良好综合性能的淀粉(CS)/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)共混材料,以氯化锂(LiCl)和丙三醇(Gly)构建新型复合改性剂,提出了一步共混制备改性CS/PBAT共混材料的新方法。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、力学性能测试等考察了复合改性剂中LiCl对淀粉的作用效果,探究了复合改性剂对CS/PBAT共混材料结构和性能的影响。结果表明,Gly/LiCl复合改性剂中LiCl的引入能够增强改性剂与淀粉羟基和PBAT酯基之间的电子相互作用,进一步破坏淀粉的氢键和颗粒结构,从而降低CS/PBAT的结晶度,改善淀粉与PBAT的相容性,提高共混材料的韧性、耐水性和降解性能,表现出比单纯丙三醇改性更好的作用效果。采用Gly和LiCl质量比10:1的复合改性剂,在CS和PBAT质量比为50:75时改性CS/PBAT共混材料具有优良的力学性能,其断裂伸长率从改性前的21.9%提高到了271.7%,拉伸强度从改性前的13.4 MPa变为10.8 MPa,下降不大,显示出良好的改性作用。

碳纳米管选择性分布增韧聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯共混材料

采用碳纳米管(CNTs)来调控聚乳酸(PLA)/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)共混材料的微结构和宏观性能,探究了CNTs添加量对PLA/PBAT共混物结晶行为、相形貌及热力学性能的影响规律,基于润湿理论量化分析了CNTs选择性分布的原因,探讨了CNTs增韧PLA/PBAT共混材料的内在机制。结果表明,CNTs选择性分布在PBAT中,显著增大了PBAT相的粒径,使共混材料相形貌粗化,暗示CNTs不具备增容作用;提高CNTs的添加量,共混材料拉伸强度略有降低,断裂伸长率大幅提升;CNTs的质量分数为1%时,PLA/PBAT/CNTs试样的断裂伸长率达到最大,与未添加CNTs的PLA/PBAT试样相比提高了258.6%。

生物降解聚己二酸丁二醇酯的制备及改性聚乙醇酸研究

聚乙醇酸(PGA)作为煤基生物可降解高分子材料,有着优异的力学性能和阻隔性能,但较差的韧性使得它难以大规模应用。本文设计了一种生物可降解聚酯聚己二酸丁二醇酯(PBA),并用其实现了PGA的显著增韧。以1,6-己二酸(AA)和1,4-丁二醇(BDO)为原料,在高真空条件下通过熔融缩聚制备了PBA,核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱和凝胶渗透色谱证明了PBA的成功制备,PBA的重均分子量为62506,多分散性指数为2.1。通过熔融共混将PBA、PGA和环氧扩链剂共混以增韧PGA,扫描电子显微镜(SEM)表明,环氧扩链剂可显著提高PGA与PBA的相容性,增容过后PBA分散相的粒径尺寸明显减小。力学性能表明,当加入环氧扩链剂和50 phr的PBA增韧后,PGA的拉伸强度能可达(48.6±2.5)MPa,断裂伸长率达458.3%±23.9%,缺口冲击强度(126.3±7.7)kJ/m^(2),断裂伸长率和缺口冲击强度较PGA纯样分别提高了43倍和46倍。

聚(己二酸/对苯二甲酸)-丁二醇酯基自发气调薄膜的性能研究及应用

采用熔融共混法将聚(己二酸/对苯二甲酸)-丁二醇酯(PBAT)和聚(L-乳酸-衣康酸丁二醇酯)(PLBI)通过双螺杆挤出机制备了不同共混比例的薄膜,分析了不同PLBI添加量对PBAT薄膜气体透过性能及力学性能的影响,进一步结合材料的气体透过性和草莓的呼吸特性,对草莓进行气调包装(MAP)系统设计,并应用于其自发气调保鲜实验。结果表明,PLBI添加量为15%时,共混薄膜仍旧保持较好的力学性能,通过对共混比例的调控,将PBAT的CO_(2)/O_(2)透过比(CDP/OP)从10.57降低至3~7左右,同时提高了材料的保水性,使得该材料更适用于气调果蔬包装,应用于草莓自发气调保鲜实验,低温储藏下将草莓的货架期延长至21d。

聚己二酸丁二醇酯的制备与表征

在180~200℃、质量分数为0.2%的钛酸四丁酯催化剂的条件下,1,6-己二酸和1,4-丁二醇(酸/醇物质的量比为1∶1.05、1∶1.10、1∶1.15、1∶1.20、1∶1.25)通过酯化、缩聚合成以羟基封端的、生物降解的聚己二酸丁二醇酯(PBA),同时比较不同酸/醇物质的量比合成的PBA性能,筛选出合成PBA的最佳酸/醇物质的量比。结果表明,酸/醇物质的量比为1∶1.05时,PBA的分子量(31884)最高,产物具有一定的韧性、更优异的拉伸性能和较高的薄膜平整度,拉伸强度为15.81 MPa,断裂伸长率高达824.62%;5个酸/醇物质的量比条件下制备的PBA的热分解温度均在350℃以上,产物具有较好的热稳定性。该合成方法的装置简单、聚合时间相对较短,且实验条件易于实现。

碳酸钙含量与粒径对聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯/聚乳酸共混物的力学与散发性能的影响

采用熔融共混法制备苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)和碳酸钙的共混物,并探究碳酸钙种类与粒径对于共混物力学性能与散发性能的影响。结果表明,随着碳酸钙1T-JI(累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径D_(50)为1μm)含量的增加,共混物的拉伸强度逐渐下降。碳酸钙的D 50增大至5μm后,共混物的断裂伸长率明显下降。在添加质量分数5%~10%的1T-JI时,落镖冲击强度保持得较好,进一步提升碳酸钙含量以及调控碳酸钙粒径,落镖冲击强度大幅度降低。质量分数0~5%的1T-JI添加时,随着碳酸钙含量的增加,气味等级和顶空法总挥发性有机化合物(TVOC)逐步上升。共混物有机挥发物(VOC)中的苯类的物质维持较低的水平,而总碳含量(C6~C16)随着碳酸钙含量的增加以及粒径的提高而逐步的上升,5T-25%的共混物的总碳含量相对于PBAT/PLA共混物提高了61.9%。随着碳酸钙含量的增加以及粒径的提高,雾化测试后玻片的光泽度保持率逐渐下降,5T-25%的共混物相对于PBAT/PLA共混物下降了47.7%。进一步分析玻片可以看出,5T-25%样品对应的玻片有非常明显的“油污”。本研究对推广生物降解材料的应用有理论支撑,对塑料软包装领域的绿色转型有重要的研究价值。

可降解聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯/天然橡胶生物基复合材料性能的研究

采用机械共混法制备可降解聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)/天然橡胶(NR)生物基复合材料,研究PBAT用量对复合材料性能的影响。结果表明:PBAT用量不大于25份时,PBAT/NR复合材料易于混炼和挤出;随着PBAT用量的增大,复合材料的硬度增大,拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度、回弹值和滚动损失减小,压缩温升升高,耐磨性能降低,耐低温性能无明显变化,在碱性溶液中浸泡的降解加重。PBAT用量为15份时,PBAT/NR复合材料仍具有良好的物理性能;PBAT用量为20份时,复合材料的抗切割性能最好;少量PBAT与NR共混时,复合材料的耐热氧老化性能较好。

聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯/聚乳酸可降解复合材料的制备及其性能研究

以聚对苯二甲酸–己二酸丁二醇酯(PBAT)为原料,添加不同量的聚乳酸(PLA),通过双螺杆熔融共混制备了PBAT/PLA复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪和热重分析仪分别对材料复合前后的化学官能团、熔融和结晶性进行了分析研究。不同原料配比的复合材料最终通过注塑成型制备成长条状样条,在额定拉伸应变条件下分别进行了拉伸强度试验。结果表明:纯PBAT结晶性较差,当添加PLA和相容剂ADR4370S后,PBAT/PLA复合材料结晶性得到改善,在降温时出现了明显的结晶峰;PBAT/PLA复合材料的拉伸强度随PLA添加量的增加而显著增大,纯PBAT样条的拉伸强度仅为11.456MPa,当m(PLA):m(PBAT+PLA)为20%时,PBAT/PLA复合材料的拉伸强度可达15.491MPa,较纯PBAT样品提高了35%。

聚丁二酸丁二醇酯及聚丁二酸/己二酸-丁二醇酯在微生物作用下的降解行为

研究了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物聚丁二酸/己二酸-丁二醇酯(PBSA)薄膜在可控堆肥条件下的宏观生物降解行为,结果显示,PBS和PBSA薄膜具有良好的生物降解性能,降解过程经历三个阶段:诱导期、加速期和平坦期。对堆肥中的微生物进行分离和筛选,发现杂色曲霉菌对PBS和PBSA的生物降解能力最强。进一步研究PBS和PBSA薄膜在杂色曲霉菌作用下的微观生物降解行为,结果表明,PBSA薄膜比PBS薄膜具有更快的生物降解速率。

碳酸钙高填充聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯可降解复合材料的制备及性能表征

以生物降解塑料聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)为基材,以50%表面改性的CaCO3为填充物制备出具有较好吹膜性能的可降解高填充复合材料。研究结果表明,随着CaCO3添加量的增加,CaCO3/PBAT复合材料的拉伸性能出现先提高后降低的趋势,而偶联剂KH560以及增溶剂ADR的使用则可以明显提高CaCO3/PBAT(50%)复合材料的拉伸性能,且在偶联剂使用量为2.0%,增容剂为1.0%时,复合材料的拉伸性能达到最佳,CaCO3/PBAT(50%)薄膜制品的横向拉伸强度可达20.10 MPa,纵向拉伸强度可达21.73 MPa,横向断裂伸长率为648%,纵向断裂伸长率为528%,熔融指数为1.58 g/10min。通过SEM对薄膜表面进行观察,发现CaCO3分布均匀,完全被PBAT浸润包覆。复合材料满足市场包装材料的力学性能要求,大幅度降低了PBAT的使用成本,具有良好的应用前景。

聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)生产技术现状及其研究进展

阐述了目前国内外聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)工业生产技术特点和产业化现状,通过对比指出了PBAT与传统塑料在性能、成本等方面尚存差距。系统介绍了现阶段国内外研究人员通过熔体混合、溶剂浇铸和原位聚合三种不同方法,制备可降解材料(聚乳酸、聚乙烯醇、聚碳酸亚丙酯和聚丁二酸丁二醇酯)、纳米材料(纤维素纳米晶体、改性纤维素纳米晶体、海泡石和蒙脱土)以及天然高分子材料(淀粉、乙酰化绿竹纤维和工业木质素)改性PBAT复合材料的研究进展,并对PBAT复合材料的降解原理和降解性能进行了讨论。最后对PBAT未来的研究进行了展望,指出PBAT生产技术的未来研究方向应该向综合性能高、低成本和绿色方向发展。

聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共混物等温结晶行为及等温热处理对力学性能的影响

通过熔融共混法制备聚乳酸(PLA)/聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)(80/20)共混物,对其等温结晶行为、微观形貌、拉伸性能和维卡软化点(VST)进行研究。并在110℃时,利用等温热处理控制样品的结晶度,研究结晶度对样品拉伸韧性和VST的影响。结果发现,随着样品结晶度由9%增大至最大值36%,PLA基体中的无定形部分不断发生结晶,样品的断裂伸长率由256%骤降至11%,而VST值则由58℃提高至143℃。这是由PLA无定形部分与结晶部分巨大的性能差异所造成。当结晶度在27%时,其VST值达到123℃,断裂伸长率维持在160%左右,在增韧和耐热性能之间取得较好平衡。

可生物降解聚(对苯二甲酸丁二醇酯-co-己二酸丁二醇酯)共聚酯的挤出扩链反应

利用双螺杆挤出机对可生物降解聚(对苯二甲酸丁二醇酯-co-己二酸丁二醇酯)(PBTA)共聚酯进行挤出扩链改性,比较了不同扩链剂和过氧化物引发剂对PBTA共聚酯的改性效果。通过对扩链改性前后PBTA共聚酯的相对分子质量、热性能及流变性能的表征和分析,研究了扩链剂添加量和过氧化物引发接枝反应对PBTA共聚酯结构和性能的影响,针对不同的加工要求可适当调整扩链剂的添加量,制得了适合常规薄膜吹塑加工的可生物降解PBTA共聚酯。通过对扩链改性后的PBTA共聚酯进行堆肥埋片降解时发现,PBTA共聚酯经适当的接枝改性,在保证物理和加工性能得到改善的前提下,PBTA共聚酯仍具有很好的可生物降解性能。

纳米SiO_2/聚己内酯(PCL)/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)复合材料的力学及流变性能

用熔融共混法制备纳米SiO2/聚己内酯(PCL)/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)复合材料,利用红外光谱仪、扫描电镜、万能拉力机及流变分析仪等,研究改性纳米SiO2的加入对复合材料体系的力学及流变性能的影响。研究结果表明:钛酸酯偶联剂与纳米SiO2发生强烈的键合作用,使得纳米SiO2能较好分散在基体中。当SiO2的质量分数为2%时,PCL/PBSA/纳米SiO2复合材料的缺口冲击性能有明显提高,此后随着改性纳米SiO2含量的提高,其断裂伸长率和拉伸强度呈下降趋势;熔融状态下,复合材料体系剪切储能模量(G′)和损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势,复合材料体系的黏度随剪切速率的增大而减小,属假塑性流体;少量的改性纳米SiO2可以均匀分散在PCL/PBSA基体树脂中,并能显著提高复合体系的韧性,但当加入量过多时,容易发生团聚现象,并使得冲击强度、断裂伸长率等性能降低。

扩链反应制备聚乳酸-co-聚己二酸丁二醇酯多嵌段共聚物

为了改善一步法生产的聚乳酸(PLA)均聚物分子量低、材料脆性大的问题。文章使用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)作为扩链剂,在催化剂存在的条件下,通过熔融扩链反应制备聚乳酸-聚己二酸丁二醇酯多嵌段共聚物(PLA-b-PBA)。并进一步研究了反应温度、预聚体分子量、扩链剂用量对扩链产物的结构、分子量的影响。用凝胶渗透色谱GPC、红外光谱IR、核磁共振分析1H NMR、13C NMR对预聚体及扩链产物进行了分析表征,结果表明:通过扩链反应,聚乳酸的分子链中引入了新的嵌段,分子量有大幅度提高。

聚己内酯/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物熔融共混体系的力学性能、结晶及流变行为研究

通过熔融共混制备了生物可降解的聚己内酯(PCL)/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)共混体系,采用万能拉力机、差示扫描量热仪(DSC)、旋转流变仪分别研究了共混体系的力学性能、结晶和流变行为。结果表明,PCL/PBSA为不完全相容的体系,共混体系的相形态依赖于共混物的组分比,随着PBSA组分含量的增加,相形态发生变化,存在不相容的相界面,适量的添加PBSA能改善PCL的结晶、流变及力学行为。

剪切诱导聚己二酸丁二醇酯的结晶行为

使用偏光显微镜、广角X射线衍射仪和扫描电子显微镜等测试手段,分别研究了纤维诱导和剪切作用下聚己二酸丁二醇酯(PBA)结晶的晶型结构和结晶形貌。结果表明,不同纤维置入过冷态PBA熔体时产生的剪切作用诱导PBA在纤维表面形成横晶结构。在剪切应力的作用下,PBA形成不同于球晶的高成核密度、高取向度的横晶。过冷度决定横晶的晶型结构,高温时形成热力学性能更为优异的α型横晶,而较低的结晶温度则有利于生成β型横晶。