PBAT的共混改性綜述資料

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1、PBAT的共混改性綜述聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBAT）是一種新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯。與其它聚合物進(jìn)行共混改性是改善PBAT基材綜合性能的有效手段，同時(shí)也是降低該材料價(jià)格的重要方式。為拓展PBAT材料的應(yīng)用范圍，擴(kuò)大PBAT的市場(chǎng)需求，有必要利用多種方式對(duì)其進(jìn)行共混改性。1.PBAT與可降解聚合物共混改性1.1PBAT與聚乳酸（PLA）共混PLA是一種脂肪族聚酯，其合成原料乳酸可完全由生物法發(fā)酵制得，脫離了傳統(tǒng)的石油原料，且具有良好的生物相容性、較高的強(qiáng)度；同時(shí)PLA具有生物可降解性，最終的降解產(chǎn)物是二氧化碳和水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，這使

2、之在以環(huán)境和發(fā)展為主題的今天越來(lái)越受到人們的重視，并在日用品以及生物醫(yī)療領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。然而，PLA雖然具有較高的強(qiáng)度及壓縮模量，但是其質(zhì)硬而韌性較差，缺乏柔性和彈性，極易彎曲變形，抗沖擊和抗撕裂能力差，這在一定程度上限制了PLA的使用范圍。同樣作為一種生物降解材料，PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韌性，利用PBAT與PLA共混來(lái)對(duì)其增韌是一種行之有效的方法。前人用熔融共混法制備了（PLA/PBAT）復(fù)合材料，實(shí)驗(yàn)表明，PBAT能夠抑制PLA的結(jié)晶，導(dǎo)致材料斷面出現(xiàn)孔洞和凹槽，隨著PBAT用量的增多，材料斷面孔洞的尺寸會(huì)有所增加，這會(huì)導(dǎo)致復(fù)合

3、材料的拉伸強(qiáng)度下降。但是，PBAT的柔性鏈段能有效改善PLA的脆性，當(dāng)PBAT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，PLA/PBAT復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率最大，達(dá)到9%，同時(shí)，其沖擊強(qiáng)度也能夠達(dá)到5.33kJ/m2。前人在PBAT與PLA共混的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著PBAT用量的增加，PLA/PBAT復(fù)合材料中兩相的相容性變差，這也是PLA/PBAT共混物力學(xué)強(qiáng)度不理想的重要原因。為了進(jìn)一步提高PLA/PBAT復(fù)合材料的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，前人通常在該共混物中引人增容劑以減小兩相界面張力，增大界面結(jié)合力，改善共混體系的力學(xué)相容性和抗沖擊性。德國(guó)BASF公司的Joncryl系列擴(kuò)

4、鏈劑是一種由甲基丙烯酸縮水甘油酯與其他丙烯酸樹(shù)脂或苯乙烯合成的共聚物，該擴(kuò)鏈劑被研究者和生產(chǎn)企業(yè)廣泛用于PLA/PBAT共混物的增容中。當(dāng)0.5份的Joncryl擴(kuò)鏈劑加入到PLA/PBAT共混物中時(shí)，可以有效增加共混體系的結(jié)晶溫度，降低結(jié)晶度，同時(shí)，PLA與PBAT間的界面結(jié)合力也顯著提高。以PLA/PBAT比例為60/40的共混物為例，在Joncryl擴(kuò)鏈劑加入后，其拉伸強(qiáng)度能夠提高至30MPa，斷裂伸長(zhǎng)也提高至700%。與上述類似的是，以法國(guó)阿科瑪公司生產(chǎn)的LotaderAX8900作為增容劑（用量為3Phr）也能有效增強(qiáng)PLA/PBAT共混物中兩

5、相間界面的粘接力，從而提高材料的綜合力學(xué)性能。江蘇大學(xué)的相關(guān)研究表明乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯（EBA-GMA）、乙烯丙烯酸甲酯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯（EMA-GMA）和過(guò)氧化二苯甲酰（BPO）都能夠用作PLA/PBAT復(fù)合材料的增容改性。在PLA/PBAT為35:65，增容劑加入量為1Phr的條件下，EBA-GMA、EMA-GMA及BPO分別可以使PLA/PBAT復(fù)合材料的非牛頓指數(shù)由0.637提升至0.664、0.670及0.722；而EBA-GMA、EMA-GMA及BPO的加入都可以增大復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量，但只有加入BPO時(shí)才能有效提

6、高材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)加入的界面相容劑分別為EBA-GMA、EMA-GMA及BPO時(shí)，PLA/PBAT復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率從19.27%依次增加至44.32%、57.65%及140.13%，但是加入EBA-GMA及EMA-GMA后，材料的拉伸強(qiáng)度略微降低，BPO對(duì)于材料力學(xué)性能的改善效果最為顯著。從機(jī)理上看，BPO在熔融擠出共混時(shí)由于熱分解可產(chǎn)生初級(jí)自由基，然后初級(jí)自由基引發(fā)PLA、PBAT高分子鏈發(fā)生反應(yīng)生成高分子鏈自由基，最終可促使兩種高分子鏈自由基重組形成碳碳鍵連接。與使用BPO類似，同濟(jì)大學(xué)的研究者也曾嘗試以六亞甲基二異氰酸酯（HDI）為擴(kuò)鏈

7、劑，在催化劑辛酸亞錫作用下，通過(guò)熔融擴(kuò)鏈反應(yīng)制備了PLA/PBAT多嵌段共聚物。該產(chǎn)物的斷裂伸長(zhǎng)率比PLA提高了近百倍，表明擴(kuò)鏈反應(yīng)有效地引入了柔性鏈段，提高了PLA的韌性。另外，以聚乙二醇（PEG）及聚己內(nèi)酯（PCL）為代表的聚醇、聚酯類聚合物也可有效提高PLA與PBAT鏈段的相互作用，使復(fù)合材料相容性提高。同濟(jì)大學(xué)研究者的實(shí)驗(yàn)表明，2-4Phr的PEG或PCL可以顯著改善PLA/PBAT復(fù)合材料的拉伸、彎曲、沖擊強(qiáng)度和模量。1.2PBAT/PBS共混與PBAT類似，PBS也具有良好的可生物降解性。相對(duì)于其他可生物降解材料，PBS具有價(jià)格較低、熱變形溫

8、度和制品使用溫度較高的優(yōu)點(diǎn)。然而，然而通常PBS的加工溫度較低、黏度低、熔體強(qiáng)度