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有关PBAT的共混改性,了解这四点就够了!

小将 BDO产业链资讯 2022-04-23
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聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT) 是一种新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯。与其它聚合物进行共混改性是改善PBAT基材综合性能的有效手段,同时也是降低该材料价格的重要方式。为拓展PBAT材料的应用范围,扩大PBAT的市场需求,有必要利用多种方式对其进行共混改性。

01

PBAT与可降解聚合物共混改性

这里主要介绍PBAT与聚乳酸PLA、PBS、PPC的共混改性。

 PBAT与聚乳酸(PLA)共混 

PLA是一种脂肪族聚酯,其合成原料乳酸可完全由生物法发酵制得,脱离了传统的石油原料,且具有良好的生物相容性、较高的强度;同时PLA具有生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染。
这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并在日用品以及生物医疗领域中都得到了广泛的应用。
然而,PLA 虽然具有较高的强度及压缩模量,但是其质硬而韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形,抗冲击和抗撕裂能力差,这在一定程度上限制了PLA的使用范围。
同样作为一种生物降解材料,PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韧性,利用PBAT与PLA共混来对其增韧是一种行之有效的方法。
 PBAT/PBS共混 
与PBAT类似,PBS也具有良好的可生物降解性。相对于其他可生物降解材通常PBS的加工温度较低、黏度低、熔体强度差,难以采用吹塑和流延的方式进行加工;另外,PBS 是结晶聚合物,其制品往往具有一定的脆性,因此需要对其进行共混改性研究。
 PBAT与其他可降解聚合物共混 
聚亚丙基碳酸酯(PPC)是一种拥有生物相容性的无毒害的热塑性生物降解高分子材料,其主链上存在醚键,链的柔性较大,玻璃化温度接近于室温。PPC具有较高的拉伸强度和较高的模量,生物相容性好,气体阻隔性好,透气性低。
但是由于其为非晶结构,分子链柔性大且相互作用力小,使得PPC的热性能不佳,低温下脆性大。而PPC与PBAT的性能具有鲜明的互补特性,因此将PBAT与PPC共混是制备高性能PBAT复合材料的有效方法之一。

02

PBAT与淀粉共混改性

淀粉是一种多羟基的天然高分子碳水化合物,是自然界中仅次于纤维素的第二大产量的生物材料。作为天然可降解高分子材料,淀粉具有品种繁多、来源丰富且价格便宜的特点,因此,淀粉在生物降解材料的研究中倍受关注。

从结构上看,淀粉是由单一类型的糖单元组成的高聚糖,由于淀粉已经适应了植物的需要,淀粉颗粒的微观结构通常比合成高分子复杂的多。
通常,其邻近分子间多以氢键相互作用形成微品结构的完整颗粒。通过将天然淀粉按不同配比与水和多元醇等增塑剂混合,利用高剪切力和高温破坏淀粉的微晶,使大分子无序线性排列,就可以使原天然淀粉具有热塑性。
与目前使用的大多数普通塑料相比,热塑性淀粉(TPS)塑料存在力学强度低、耐水性不好等缺点。用PBAT与TPS共混可以增加淀粉疏水性,扩大其应用范围。TPS/PBAT 复合材料制成的薄膜有着良好的力学性能,如:高拉伸强度和断裂伸长率。
另外,该材料具有抗静电性,透氧和透水性。同时,TPS/PBAT 复合材料材料能被印刷和密封,并且手感很柔软,因此该材料的应用范围十分广泛。

03

PBAT与其他聚合物共混改性

聚碳酸酯(PC)是一种重要的工程塑料,具有较高的冲击强度,耐热性好和模量高等特点。由于它优异的特性,PC被用于汽车,医学等诸多领域。

然而,PC的耐化学性是其应用的最大问题。因此,许多研究尝试将PC和其它聚合物混合。PBAT 由于具有良好的物理性能,加工性能以及生物降解性能,而被用来与PC共混。

04

PBAT的填充共混改性

聚合物的填充改性是指在聚合物成型加工的过程中加入补强粒子,使聚合物制品拥有更好的性能或更低的成本。将补强材料的刚性、热稳定性和聚合物材料的韧性、可加工性通过共混的方式进行结合,可以实现理想复合材料的制备。

近年来,纳米技术快速发展,为聚合物的填充改性提供了新的途径。纳米填料的尺寸小、比表面积大,与聚合物基体界面结合作用强,补强及改性效果显著。
PBAT的价格昂贵、机械性能不够理想,这两点是限制其大规模应用的主要因素。同一般的聚合物基体一样,在PBAT中加入纳米尺寸的填料可以克服以上两方面的问题。
纳米补强的PBAT复合材料,是一种性能良好、价格低廉的生物降解材料,具有广阔的市场前景。目前,PBAT 常用的纳米填料主要有纳米碳酸钙(CaCO3)和纳米粘土(clay)。

 PBAT与纳米碳酸钙共混改性 

纳米碳酸韩(CaCO3)具有粒径小、活性高的特点,与聚合物之间具有很强的界面结合力,因此其补强效果良好,被广泛用于橡胶、塑料等通用材料的填充。
使PBAT与纳米CaCO3无机粒子共混制备环境友好型可降解复合材料,不仅能在不影响材料降解的基础上,实现材料性能的提升,更能够极大地降低成本,使该复合材料可以大规模用于制造农膜、包装袋及饭盒等,具有很好的理论和实际意义。
 PBAT与纳米黏土共混改性 
纳米粘土:(clay)是一种层状或片状的桂酸盐类矿物,其独特的片层结构可以使聚合物很容易地填充进去,因而成为广泛适用于填充改性聚合物的纳米材料。
少量的纳米黏土(质量分数3-5%)填充聚合物即可使复合材料获得良好的力学性能、热稳定性和尺寸稳定性,而黏土特殊的片层结构可以使复合材料额外具有一定的阻隔性。
国外的一些研究为以上黏土加入后出现的现象提供了理论解释,其观点认为黏土的加入增强了PBAT的成核机理,但黏土片层的分散则阻碍晶粒的生长。这两种对抗的现象导致依据黏土的分散而出现PBAT不同的结晶行为。
除此以外,拉伸性能测试表明材料的硬度随黏土的含量不断增加。这是由于PBAT和纳米粒子之间强烈的相互作用所致。

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