-PBAT與PLA共混-
聚乳酸(PLA)作為目前研究最多、商業(yè)化最為成功的可生物降解材料之一,具有優(yōu)異的光澤性及阻隔性能,但也存在質(zhì)硬而韌性較差,缺乏柔性和彈性等缺點。因此將高韌性的PBAT與PLA進行共混,不僅可以提高PLA的韌性,同時加快PBAT的分解速率。
有研究發(fā)現(xiàn),PLA的加入在不影響PBAT結(jié)晶性能的同時可顯著提高共混物的拉伸強度;且熔體黏度變大有利于改善PBAT薄膜在加工成型時的穩(wěn)定性。
由于PBAT與PLA兩者屬于不相容體系,因此目前更多的研究是基于提高兩者之間的相容性,從而制得力學(xué)性能更好的共混物。例如,摻入質(zhì)量分數(shù)3%~5%的甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA),可以將PLA/PBAT混合物的沖擊強度提高到26.5%和51.7%,同時改善PBAT在PLA中的分散性。另外,加入擴鏈劑能夠顯著降低兩者之間的界面張力,大大改善了PBAT/PLA薄膜的延展性;加入多官能團增塑增容劑可對PBAT/PLA共混體系產(chǎn)生了良好的增容增塑效果,同時改善了加工性能。
-PBAT與PPC共混-
聚碳酸亞丙酯(PPC)是由工業(yè)廢氣二氧化碳與環(huán)氧丙烷交替共聚制成的環(huán)保型塑料,它具有可降解性及優(yōu)異的阻透性能。但它屬于非晶材料,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度僅為30~40°C,且存在低溫韌性差、高溫尺寸穩(wěn)定性差、成膜困難等缺點。而將PPC與PBAT共混,不僅可改善PPC的可加工性,同時也為PBAT提供了更為優(yōu)異的綜合性能,所得復(fù)合材料將在一次性食品包裝、醫(yī)用材料等方面有很大的發(fā)展空間。
由于PPC組分在混合體系中是無定形的,使得PBAT/PPC復(fù)合薄膜的微晶尺寸縮??;PPC的摻入在保證基體生物可降解的同時大大提高了復(fù)合膜的拉伸強度和氣體阻隔性能。另外,PPC與PBAT的存在有效地提高了共混物的熱穩(wěn)定性、結(jié)晶能力及力學(xué)性能;當(dāng)僅質(zhì)量分數(shù)10%的PPC時,共混物的結(jié)晶溫度從37.5°C增加到66.8°C,這有助于吹膜成型加工。
由于PBAT是結(jié)晶性聚合物,且分子鏈極性較大,因此與PPC同樣存在相容問題。引入擴鏈劑三苯基甲烷三異氰酸酯,可使PBAT/PPC薄膜縱向和橫向的拉伸強度和撕裂強度得到明顯提高;同時引入開口劑硬脂酸單甘酯,可提高了薄膜在吹膜時的穩(wěn)定性。另外,在PPC和PBAT的混合中添加增容劑乙烯–丙烯酸甲酯–甲基丙烯酸縮水甘油酯(EMA–GMA),不僅可提高吹塑膜的加工穩(wěn)定性及質(zhì)量,而且可有效改善其力學(xué)性能,氧氣阻隔和紫外線屏蔽性能。
-PBAT與PBS共混-
聚丁二酸丁二酯(PBS)是現(xiàn)有可降解塑料中加工性能最好的,其力學(xué)性能優(yōu)異;但由于黏度低導(dǎo)致熔體強度較差,不利于吹塑或流延等方式加工,且制品帶有一定的脆性。因此采用PBAT與PBS改性共混,可綜合兩者的優(yōu)點彌補缺陷,所制產(chǎn)品可用于包裝、餐具、農(nóng)用薄膜、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域。
一般來說,PBS在PBAT/PBS共混物中的含量不宜過高,以25%左右為宜。有研究發(fā)現(xiàn),PBS的質(zhì)量分數(shù)為25%時,PBAT/PBS共混物表現(xiàn)出高拉伸彈性模量和高斷裂伸長率;一旦PBS含量過高,制品則表現(xiàn)出強脆性。
-PBAT與PHBV共混-
聚羥基丁酸戊酯(PHBV)是由天然可再生材料,經(jīng)發(fā)酵合成碳源和能源儲存在微生物體內(nèi)的生物材料,具有良好的生物可降解性和生物相容性;但也存在熱穩(wěn)定性差和結(jié)晶性能差等缺點。故將其與PBAT共混可改善PHBV的結(jié)晶性能,提高材料的加工和應(yīng)用性能。
PHBV與PBAT的共混物表現(xiàn)出更好的可加工性和薄膜性能;且薄膜的力學(xué)特性與商用食品包裝膜的力學(xué)特性相符,斷裂時的應(yīng)變可達到750%。
-PBAT與PGA共混-
聚乙醇酸(PGA)與PLA的分子結(jié)構(gòu)及性能特點較為相似,但它具有更為優(yōu)異的降解性能及阻隔性能;不僅原料成本低,且具有高拉伸強度、高熱變形溫度等優(yōu)點。因此,選擇PGA對PBAT共混改性,在耐熱餐具、可降解膜袋和阻隔包裝等一次性用品領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用潛力。
有研究發(fā)現(xiàn),PGA質(zhì)量分數(shù)為20%的PBAT/PGA復(fù)合材料的拉伸強度達到25 MPa,斷裂伸長率在600%以上,可用于制作薄膜產(chǎn)品;PGA質(zhì)量分數(shù)為80%的PBAT/PGA復(fù)合材料在提高韌性的同時,熱變形溫度達到120°C,可用于制作一次性餐具;同時PGA的添加可顯著提高PBAT/PGA復(fù)合薄膜的水蒸氣阻隔性能。
同PLA相似,PGA和PBAT之間的相容性也較差,因此需選擇合適的相容劑來改善體系的分散性。如可選用4,4′-亞 基 雙(異 氰 酸 苯 酯)(MDI)原 位 增 容PBAT/PGA復(fù)合材料。通過與MDI成功反應(yīng),共混物的界面粘合力明顯增強,其沖擊強度從9.0 kJ/m2大幅提高至22.2 kJ/m2;且結(jié)晶度和球晶尺寸降低,有利于增強復(fù)合材料的韌性及其熱穩(wěn)定性。
-PBAT與PVB共混-
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