聚己二酸丁二醇酯-共对苯二甲酸酯基可降解塑料改性研究进展

随着人们环保意识的提高,可生物降解塑料逐步取代部分不可降解塑料,将成为一个趋势。目前,聚己二酸丁二醇酯-共对苯二甲酸酯(PBAT),作为最具商业潜力的可生物降解塑料,具有与低密度聚乙烯相当的延展性和柔韧性,被普遍认为是当代绿色材料制造中最有前途和最受欢迎的可持续材料之一。但PBAT在力学性能、热性能、阻隔性能及生产成本等方面存在不足,其应用范围受到限制。本文旨在系统性地简述近年来PBAT基复合材料的制备方法、回顾国内外研究人员在PBAT力学性能和阻隔性能等提升方面所做的工作、并详细介绍和讨论PBAT的降解原理和降解所带来的环境风险。开发低成本综合性能优异,兼顾良好降解性、抑菌性和耐久性能的PBAT基复合材料,应当予以重视和进一步研究。

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。

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。

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-共-对苯二甲酸丁二醇酯/氧化镁复合薄膜的制备及性能

以聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)为基体,纳米氧化镁(MgO NPs)为抗菌剂,通过溶剂挥发法制备了PBST/MgO纳米复合薄膜,并探讨了复合薄膜在食品包装中的应用。研究了MgO NPs对纳米复合薄膜的机械性能、水蒸汽透过率(WVP)、氧气透过率(OTR)和紫外阻隔性能的影响。结果表明:MgO NPs的加入改善了PBST基体的力学性能和阻隔性能。与PBST薄膜相比,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了43.7%和32.2%,水蒸汽透过率和氧气透过率分别降低了28.1%和23.6%,并具有良好的紫外阻隔性能。当MgO NPs质量含量为5%时,复合膜的性能最佳。

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%。

聚对苯二甲酸丁二醇酯生产中1,4-丁二醇液相合成四氢呋喃的研究

近年来,传统PBT装置因受外部环境影响,竞争愈发激烈,经营困难,本文通过分析PBT装置现状,利用现有四氢呋喃回收装置,通过试验,探讨PBT生产中1,4-丁二醇液相合成四氢呋喃的可行性;优化工艺,通过技术改造实现工业化生产,变废为宝,提高了装置的利用率,提升了产品的附加值,实现了较好的经济效益。

不同共聚组成聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯的制备及相对分子质量

聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是目前最常用的可生物降解塑料之一,但在对其开展的研究中,缺乏对相对分子质量测定的详细探讨。文中通过合成共聚组成可控的PBAT,研究了PBAT的结构对其相对分子质量测定的影响规律。在使用尺寸排除色谱法测定相对分子质量的过程中,采用良溶剂二氯甲烷替代常用的四氢呋喃,可避免因溶解度低引起的双峰结果的干扰,实现不同共聚组成PBAT相对分子质量的准确测定。此外,首次测定了不同共聚组成PBAT的折光指数增量,并将其用于超高效聚合物色谱-多角度激光光散射仪-示差检测器联用中,测定了PBAT的绝对分子量;将所测绝对重均分子量与特性黏度拟合,得到Mark-Houwink方程的相关参数a=0.74,K=4.33×10^(-4)。基于优化后的相对分子质量测定手段,研究了所测得的PBAT相对重均分子量与绝对重均分子量的关系。其工作丰富了PBAT的相对分子质量测定手段,揭示了PBAT结构和溶剂对相对分子质量测定的影响方式,对PBAT的相对分子质量表征具有重要的借鉴意义,有助于更深入地理解PBAT相对分子质量对其性能及应用的影响。

聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯打孔膜对双孢蘑菇的保鲜效果研究

为探究可生物降解高分子材料在果蔬保鲜包装中的应用效果,该研究采用可完全生物降解的聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯[poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT]为原料制备薄膜,比较了其与聚乙烯(polyethylene,PE)膜的透光率、拉伸性能和气体渗透性等性能,然后将PBAT和PE膜打孔后用于包装双孢蘑菇,对其保鲜效果进行了评价和比较。结果表明,与PE膜相比,PBAT膜具有更高的断裂伸长率、水接触角和水蒸气透过率,以及较低的拉伸强度和氧气透过率。PBAT膜能够有效防止水蒸气在膜上的凝结,所包装的双孢蘑菇虽然与PE组相比具有较高的失重率,但保持了较高的感官品质。打孔数为6的PBAT膜能使包装内保持适宜的气体环境,使双孢蘑菇维持相对较高的白度、硬度和抗坏血酸含量,波动较小的总酚含量,因此感官和营养品质得到较好的保持。总之,可完全生物降解的PBAT膜的气体透过性可通过打孔方式来调节,使其适用于具有不同采后呼吸强度的果蔬,在果蔬采后保鲜中具有良好的应用潜力。

基于专利分析聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯技术发展态势

以聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)领域的专利为研究对象,从专利申请态势、主要技术领域分布、专利技术生命周期、主要国家/区域专利布局、主要申请人特点等方面分析了当前全球PBAT技术专利活动特点,为国内相关技术及产业发展提供参考。当前PBAT技术处于高速发展期,国外PBAT专利申请人以跨国公司为主,产业化技术非常成熟,近年来在汽车、电子和医疗等行业的高端应用布局较多,我国PBAT专利数量排名全球首位,但以国内申请为主,且主要集中在包装材料、农用地膜等中低端产品领域。建议加强PBAT的海外专利布局和高端制品技术开发,提升我国PBAT产业国际竞争力。

热重法测定聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)树脂中的炭黑含量

PBAT在氮气气氛下会发生热裂解,产生大量的裂解碳,对炭黑含量的测定存在较大的干扰。利用热重分析法,对PBAT树脂中的炭黑含量进行测定,需要设定特定的温度程序,排除裂解碳的干扰,才能够较为准确地获得PBAT树脂中炭黑含量的结果。结果表明,热重法测定PBAT树脂炭黑含量的试验方法能获得良好的准确率和重复性。

蛭石/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合薄膜的制备与性能

以蛭石(VMT)为填料、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)为基体,采用熔融-吹塑法制备了VMT/PBAT复合薄膜,通过向其中添加相容剂聚苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)制备了VMT/PBAT/SMA复合薄膜。对纯PBAT薄膜、VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜的热性能、流变性能、水蒸气阻隔性能、断面微观结构和力学性能进行了测试。结果表明,与纯PBAT薄膜相比,VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜的热稳定性降低,相比VMT/PBAT复合薄膜,SMA的添加增强了VMT/PBAT/SMA复合薄膜的热稳定性。相同VMT含量的VMT/PBAT/SMA复合薄膜比VMT/PBAT复合薄膜的结晶度低。相比纯PBAT薄膜,VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率降低,而VMT/PBAT/SMA复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率整体比VMT/PBAT复合薄膜有所提高。VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜水蒸汽透过量都小于800g/(m^(2)·24 h)。VMT/PBAT和VMT/PBAT/SMA复合薄膜水蒸气阻隔性能符合GB/T 35795—2017《全生物降解农用地面覆盖薄膜》的要求。

聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯共混发泡材料的制备及性能研究

使用偶氮二甲酰胺(ADC)作为发泡剂,纳米二氧化硅(SiO_(2))作为成核剂,采用热压发泡工艺制备了环氧型扩链剂(ADR)改性的聚乳酸(PLA)/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)共混发泡材料。结果表明,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)证明了ADR与PLA和PBAT的扩链反应。熔体流动测试仪(MFR)显示ADR的加入有效提高了发泡前体的熔体强度。通过冷场发射扫描电子显微镜(SEM)研究了材料的泡孔形态,当ADR的含量为0.3份(质量份,下同)、SiO_(2)的含量为2份时,制备的PLA/PBAT共混发泡材料的泡孔平均直径降至48.63μm,泡孔密度增至3.717×10^(6)个/cm^(3),材料的密度从纯PLA的1.156 g/cm^(3)降至0.75 g/cm^(3)。差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和动态热机械分析仪(DMA)测试结果表明,PBAT和SiO_(2)的加入有效提高了PLA的结晶度,为发泡提供了更好的环境。力学性能测试表明,PBAT、ADR的加入提高了PLA/PBAT共混发泡材料的拉伸性能,泡孔的存在提高了材料的冲击性能,PLA/PBAT共混发泡材料的冲击强度为25.94 kJ/cm^(2),比纯PLA高23.52%。

异佛尔酮二异氰酸酯反应增容聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸生物降解阻隔膜的结构与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸(PBAT/PLA)共混物的增容剂,通过熔融共混法制备了PBAT/PLA/IPDI共混粒子并吹制得到薄膜。采用红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热分析、拉伸试验、热重分析和水蒸气透过率测试等研究了不同含量IPDI对共混薄膜形态结构、结晶性能、力学性能、热性能和阻隔性能的影响。结果表明,IPDI的异氰酸酯基团能与PBAT和PLA发生化学反应,分散相尺寸变小,两相界面变得模糊,有效改善了共混物的相容性。随着IPDI含量的增加,共混物中PBAT的结晶度升高,薄膜的拉伸强度逐渐增大,水蒸气阻隔性能呈现先增大后减小的趋势。当IPDI质量分数为0.5%时,PBAT/PLA/IPDI薄膜的横纵向拉伸强度相较于纯PBAT/PLA薄膜分别提升了74.2%和28.6%,断裂伸长率维持在790%和244%,水蒸气透过率降低了38.2%,表现出良好的力学和水蒸气阻隔等综合性能。

硅酸盐填充聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯/聚乳酸生物降解薄膜的制备与性能

采用熔融共混法通过双螺杆挤出机制备了不同种类硅酸盐填充聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸(PBAT/PLA)材料并吹塑成膜,分析了层状和管柱状结构的硅酸盐及添加量对复合塑料薄膜力学性能、热性能、加工性能及阻隔性能的影响。结果表明,加入一定量的硅酸盐后,材料的热性能维持稳定;另一方面,硅酸盐充当了树脂基体的成核剂,起到了异相成核作用,使PBAT/PLA的结晶度有所提升。当有机改性蒙脱土与白云母添加量为10%~20%、埃洛石纳米管添加量为10%时,复合薄膜的拉伸性能与撕裂强度得到明显提升。硅酸盐的加入对PBAT/PLA薄膜的阻隔性能具有明显的提升作用。总体而言,层状结构白云母硅酸盐填充PBAT/PLA薄膜综合性能提升效果较好,在绿色包装和生物降解农膜覆盖领域具有潜在的应用价值。

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。