PBAT的共混改性综述VIP免费

PBAT的共混改性综述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。1.PBAT与可降解聚合物共混改性1.1PBAT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。前人用熔融共混法制备了（PLA/PBAT）复合材料，实验表明，PBAT能够抑制PLA的结晶，导致材料断面出现孔洞和凹槽，随着PBAT用量的增多，材料断面孔洞的尺寸会有所增加，这会导致复合材料的拉伸强度下降。但是，PBAT的柔性链段能有效改善PLA的脆性，当PBAT质量分数为30%时，PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率最大，达到9%,同时，其冲击强度也能够达到5.33kJ/m2。前人在PBAT与PLA共混的过程中发现，随着PBAT用量的增加，PLA/PBAT复合材料中两相的相容性变差，这也是PLA/PBAT共混物力学强度不理想的重要原因。为了进一步提高PLA/PBAT复合材料的性能，扩大其应用范围，前人通常在该共混物中引人增容剂以减小两相界面张力，增大界面结合力，改善共混体系的力学相容性和抗冲击性。德国BASF公司的Joncryl系列扩链剂是一种由甲基丙烯酸缩水甘油酯与其他丙烯酸树脂或苯乙烯合成的共聚物，该扩链剂被研究者和生产企业广泛用于PLA/PBAT共混物的增容中。当0.5份的Joneryl扩链剂加入到PLA/PBAT共混物中时，可以有效增加共混体系的结晶温度，降低结晶度，同时，PLA与PBAT间的界面结合力也显著提高。以PLA/PBAT比例为60/40的共混物为例，在Joncryl扩链剂加入后，其拉伸强度能够提高至30MPa，断裂伸长也提高至700%。与上述类似的是，以法国阿科玛公司生产的LotaderAX8900作为增容剂（用量为3Phr）也能有效增强PLA/PBAT共混物中两相间界面的粘接力，从而提高材料的综合力学性能。江苏大学的相关研究表明乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（EBA-GMA）、乙烯丙烯酸甲酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（EMA-GMA）和过氧化二苯甲酰（BPO）都能够用作PLA/PBAT复合材料的增容改性。在PLA/PBAT为35:65，增容剂加入量为1Phr的条件下，EBA-GMA、EMA-GMA及BPO分别可以使PLA/PBAT复合材料的非牛顿指数由0.637提升至0.664、0.670及0.722；而EBA-GMA、EMAGMA及BPO的加入都可以增大复合材料的储能模量，但只有加入BPO时才能有效提高材料的玻璃化转变温度。当加入的界面相容剂分别为EBA-GMA、EMA-GMA及BPO时,PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率从19.27%依次增加至44.32%、57.65%及140.13%，但是加入EBA-GMA及EMA-GMA后，材料的拉伸强度略微降低，BPO对于材料力学性能的改善效果最为显著。从机理上看，BPO在熔融挤出共混时由于热分解可产生初级自由基，然后初级自由基引发PLA、PBAT高分子链发生反应生成高分子链自由基，最终可促使两种高分子链自由基重组形成碳碳键连接。与使用BPO类似，同济大学的研究者也曾尝试以六亚甲基二异氰酸酯（HDI）为扩链剂，在催化剂辛酸亚锡作用下，通过熔融扩链反应制备了PLA/PBAT多嵌段共聚物。该产物的断裂伸长率比PLA提高了近百倍，表明扩链反应有效地引入了柔性链段，提高了PLA的韧性。另外，以聚乙二醇（PEG）及聚己内酯（PCL）为代表的聚醇、聚酯类聚合物也可有效提高PLA与PBAT链段的相互作用，使复合材料相容性提高。同济大学研究者的实验表明，2-4Phr的PEG或PCL可以显著改善PLA/PBAT复合材料的拉伸、弯曲、冲击强度和模量。1.2PBAT/PBS共混与PBAT类...