PBAT/PCL共混薄膜在草莓保鲜包装中的应用

目的通过聚己内酯(PCL)来改善聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的自粘性、成膜性及气体透过性,探究不同厚度和不同气体透过性的PBAT/PCL共混薄膜包装对新鲜草莓的保鲜效果。方法利用双螺杆挤出流延机组制备不同厚度和不同气体透过性的PBAT/PCL共混薄膜,并用于草莓的密闭包装。结果纯PBAT的自粘性由于PCL的添加得到改善,且不同厚度及共混比例的PBAT/PCL共混薄膜气体透过量不同,但CO_2/O_2选择透过比几乎不变。当薄膜用于草莓包装时,PBAT/PCL20薄膜草莓包装内部的CO_2浓度从第2天开始迅速进入平衡状态,维持在体积分数为2%~3%的范围,而O_2的体积分数随着贮藏时间逐渐降低后达到6%~7%。结论少量PCL的添加可改善PBAT的自粘性,一定厚度和透过性的PBAT/PCL共混膜可以使包装内部建立起低氧高二氧化碳的气氛环境,抑制草莓的呼吸作用,延长其保鲜期。     

PLA/PBAT/PLA-g-MAH可生物降解复合材料的形态结构与性能分析

通过熔融共混法制备马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH)用于改善聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共混物(PLA/PBAT)的相容性,并对复合材料的形态结构、力学性能和生物降解性能进行研究。SEM结果显示,添加增容剂PLA-g-MAH后,PLA/PBAT共混物两相间的界面明显变得模糊,说明PLA-g-MAH对共混物有一定的增容作用;增容剂PLA-g-MAH的加入,使复合材料的拉伸强度和弯曲强度相比于纯PLA略有下降,但其冲击强度有一定程度的提高,断裂伸长率有显著提高,比纯PLA的断裂伸长率提高了约17倍,表现出良好的力学性能;另外,PLA-g-MAH的加入提高了共混物的生物降解性能。     

聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混改性聚乳酸(PLA)高性能全生物降解复合材料研究进展

聚乳酸(PLA)作为一种可降解、可再生的聚合物,其优异的生物相容性和高强度、高模量的力学性能引起了许多学者的关注。聚乳酸基生物复合材料自进入人们的视野以来,由于其固有的延展性差、冲击强度低,加工过程结晶速率慢,结晶度小等缺陷,严重阻碍了其发展。关于PLA的改性研究在近十年里从未间断过,主要集中在增塑改性、增强改性、增韧改性。增塑改性是指向PLA中加入乳酸低聚物、柠檬酸酯、聚乙二醇等小分子化合物,减少PLA分子链间的相互作用,改善PLA的塑性,断裂伸长率大幅度提高,但增塑剂易渗出、迁移是如今面临的一大难题;增强改性是指向PLA加入无机填料或纳米粒子(二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO_2)、碳酸钙(CaCO_3)、滑石粉(Talc)、蒙脱土(MMT)等)引发异相成核,改善PLA的结晶性能,但无法从根本上解决材料韧性差的缺陷;增韧改性是指加入橡胶粒子或热塑性弹性体(天然橡胶(NR)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚碳酸酯(PC)等),虽然在一定程度上改善了PLA的韧性,但PLA的生物降解性无法保证;随着一些可降解聚酯(聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)等)的产生,在不改变降解性能下,对PLA进行有效的增韧改性,是聚乳酸改性研究的主要方向和研究热点。PBAT作为一种可降解聚酯聚合物,链段兼具长链脂肪烃的柔性和芳环的刚性,赋予了其优异的柔韧性,与其他聚酯材料相比,这一优势是作为增韧改性PLA的最佳选择。在早期PLA/PBAT的研究过程中就发现,由于分子链段上结构的巨大差异,PBAT与PLA的相容性差导致共混物力学性能不佳。近十年里,研究者在聚合物共混改性的基础上,选择合适的第三组分对PLA/PBAT共混体系进行改性,并取得了丰硕的成果。目前,PLA/PBAT共混体系的增韧后冲击强度由纯PLA的2.3 kJ/m2提高至61.9 kJ/m2。本文归纳了PBAT增韧改性PLA共混体系复合材料的研究进展,分别对物理共混(无机填料或纳米粒子和物理相容剂)、反应性共混增容剂改性PLA/PBAT体系进行了介绍,分析了PLA/PBAT共混改性体系面临的问题并展望其前景,以期为制备高性能全生物降解PLA/PBAT复合材料提供参考。     

改性纳米HA对PLA-PBAT共混体系结晶与流变性能的影响

采用熔融共混挤出法制备改性纳米羟基磷灰石（HA）/聚乳酸（PLA）-聚己二酸丁二酯-对苯二甲酸丁二酯（PBAT）复合降解材料,利用差示扫描量热仪（DSC）、流变仪、电子拉伸机、扫描电镜（SEM）等,对其结晶、流变行为、力学性能、冲击性能、表面结构等进行了研究。DSC结果表明：随着改性纳米HA添加量的增多,HA/PLA-PBAT共混体系的玻璃化转变温度先升高后下降;冷结晶温度逐渐下降,降低了13℃,结晶能力有所提高;结晶度由24.33%增加到33.47%。流变行为显示共混体系黏度随剪切速率的增大而减小,属非牛顿流体。此外,随着改性纳米HA的增多,HA/PLA-PBAT共混体系储存模量和损耗模量逐渐减小;屈服强度、缺口冲击强度、拉伸强度先增大后减小,当共混体系中改性纳米HA添加量为2%（80/20/2）时,达到最大值。SEM观察发现,少量改性纳米HA可以均匀分散在PLA-PBAT基体中并能显著提高其韧性。     

增容剂对聚对苯二甲酸丁二酯/聚丙烯共混体系相形态、热稳定性与流变性能影响研究

为了丰富聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)纤维品种,以乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐(EVA-gMAH)、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EMG)为增容剂,采用熔融共混法制备了不同组成比例的PBT/PP共混物,通过扫描电镜、差示扫描量热法、热失重分析法和毛细管流变仪等手段测试了共混物,考察增容剂种类和用量对共混物结构性能的影响。结果表明:共混物PBT/PP为不相容体系,选择共混物PBT/PP为70/30(质量比)时加入3种增容剂,发现增容剂对PBT/PP共混的增容效果为:EMGPOE-g-GMAEVA-g-MAH。共混物的熔点无明显变化,分解温度增加,耐热性增强。对比不同种类增容剂含量为1份的共混物,其表观黏度均随着剪切速率的增大而减小,说明改性共混物是假塑性流体。     

PBAT/ZSM-5分子筛共混薄膜的制备与性能

目的 以聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)为基材,制备PBAT/ZSM-5分子筛共混薄膜,研究分子筛含量对薄膜性能的影响.方法 通过共混熔融挤出流延法制得含不同质量分数ZSM-5分子筛(0％,1％,3％,5％,7％)的PBAT薄膜,测定分析不同分子筛质量分数对薄膜的颜色、透明性、结构、气体阻隔性、力学性能等性能的影响.结果 随着分子筛质量分数的增加,透明性和断裂伸长率显著降低,抗拉强度先增加后降低,质量分数为1％分子筛的薄膜抗拉强度相对较大,较纯PBAT薄膜增加了12.34％;薄膜氧气透过性能整体上呈上升趋势,二氧化碳透过性和CO2/O2透过比均逐渐增加,水蒸气透过性显著降低,与纯PBAT薄膜相比,质量分数为7％分子筛PBAT薄膜的氧气和二氧化碳透过系数分别增加了18.48％,33.51％,水蒸气透过系数下降了43.28％,CO2/O2透过比由原来的8.84增加到9.96;薄膜表面和横截断面均变得粗糙,局部区域有团聚现象,且随分子筛含量的增加而变得明显.结论 ZSM-5分子筛的少量加入,可以影响PBAT薄膜力学性能,降低其水蒸气透过性,调节薄膜的气体选择透过性,为其应用于生鲜果蔬包装提供基础.     

PLA-g-MAH增容改性PLA/PETG共混物的结构与性能

采用熔融法制备聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH)用于增容改性聚乳酸/聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PLA/PETG)共混物,通过傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试,考察了共混物的结构和力学性能。SEM结果显示,加入增容剂PLA-g-MAH后,PLA/PETG共混物两相间的界面明显变得模糊,说明PLA-g-MAH对共混物具有一定的增容作用;增容剂的引入,使共混物的拉伸强度和弯曲模量略有下降,但冲击强度略有提高,断裂伸长率显著提高(PLA的为6.9%,而加入3%增容剂共混物的为21.9%,提高到纯样的3倍左右),表现出良好的性能。     

聚乳酸/聚己二酸二甘醇酯/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物生物降解薄膜的制备及性能

采用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)对聚乳酸(PLA)进行增韧改性,增韧后的PLA再与增塑剂聚己二酸二甘醇酯(PDEGA)熔融共混挤出并吹膜。将PDEGA的质量分数固定为8%,改变PLA和MBS的比例,探讨了不同含量的MBS对PLA/PDEGA/MBS薄膜力学性能、光学性能、流变性能以及结晶性能的影响,用扫描电镜观察薄膜撕裂断面形态,用偏光显微镜观察PLA的结晶形貌。结果表明,加入PDEGA后,薄膜的T_g下降了近8℃,T_cc下降了约17℃;随着MBS的不断加入,拉伸强度、撕裂强度分别在25 MPa和120 kN/m以上,PLA薄膜的断裂伸长率由PLA的3.5%提高到薄膜的40%以上,薄膜的模量、黏度都有所增加;随着MBS含量的增加,PLA球晶的边界逐渐变得模糊,球晶数量增加,球晶尺寸明显变小,但PLA的结晶类型没有改变;薄膜保持了良好的透明性和降解性。     

改性纳米SiO2填充PLA/PBAT复合体系的 结晶动力学研究

利用Avrami方程,研究PLA及PLA/PBAT/SiO_2复合材料的等温结晶动力学,研究结果表明:PLA及其共混物的Avrami指数n值分别为2.06~2.29和1.91~3.05;样品的结晶常数K(T)、半结晶时间t_(1/2)和结晶速率τ_(1/2)均随结晶温度的升高先增大后减小;在相同的结晶温度条件下,PLA/PBAT/SiO_2样品的K(T)和t_(1/2)均高于纯PLA的。采用改进的Avrami方程,分析PLA及PLA/PBAT/SiO_2复合材料样品的非等温结晶过程。研究结果表明:PLA及其共混物的Avrami指数n_1数值范围为1.31~4.88,表明晶体生长模式均为二维生长和三维生长并存;所有样品的n_1均随着升温速率的增大而增大,且n_1均小于n2,Z_(c1)和Z_(c2)也随升温速率的增大而增大。基于Mo方程分析结果与基于改进的Avrami方程分析结果一致,进一步证实了纳米SiO_2的引入提高了PLA的结晶速率;且PLA/PBAT/SiO_2样品的结晶活化能ΔE均大于纯PLA的,说明PBAT及SiO_2的引入阻碍了PLA主链的链段向晶体生长表面的迁移过程。     

PET/PLA共混物相容性的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法在COMPASS力场下,研究了不同质量比(90/10、70/30、50/50、30/70和10/90)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乳酸(PLA)共混物的相容性。研究结果表明,不同比例下共混物的Flory-Huggins相互作用参数(χ)均小于χcritical,可以预测PET与PLA两者具有良好的的相容性。对不同比例的PET/PLA共混物中C-C原子对分子间径向分布函数的分析进一步证明PET/PLA共混物是相容的。通过分析共混物中不同组分羰基上的O和羟基上的H原子对分子间径向分布函数发现,PET和PLA分子链间可以形成C=O…H-O氢键,有利于其共混物形成相容体系。     

环氧/异氰酸酯扩链增容PBAT/PLA复合材料的机理研究进展

概述了国内外近年来采用环氧类、异氰酸酯类扩链剂增容聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯/聚乳酸(PBAT/PLA)共混体系的增容机理。环氧基团可与PBAT、PLA的端—OH和—COOH发生反应，形成PBAT-g-PLA共聚物，反应过程包含酯化、大分子链断裂、扩链、支化、环氧基团开环、羟基形成等一系列复杂反应。带有两个以上环氧基团的增容剂添加量过多时，增容剂成为交联点，发生交联反应。异氰酸酯类增容剂分子上异氰酸酯基团可与PBAT、PLA的端羟基反应生成氨基甲酸酯键，与端羧基反应形成酰胺键。异氰酸酯类增容剂通过化学键将PBAT和PLA连接起来，显著地提高相容性。还对环氧类、异氰酸酯类扩链剂增容PBAT/PLA共混体系做出总结和展望。     

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。     

聚乳酸与聚对苯二甲酸/己二酸/丁二酯共混物增容体系的制备及表征

将聚乳酸(PLA)与聚对苯二甲酸/己二酸/丁二酯(PBAT)以60/40的质量比熔融共混挤出,并添加反应型增容剂IGETABOND以增强2种聚合物间的界面结合能力。使用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)、拉伸和冲击测试及扫描电镜(SEM),分析了添加增容剂共混物的力学性能、热性能及相形态。结果表明,共混物的断裂伸长率和冲击强度均随增容剂含量增加而增加,均在添加9phr时达到最大值,分别约为未添加时的2倍和3倍;添加增容剂后,虽然共混物仍有2个玻璃化转变温度(Tg),但两者的Tg略微呈现出相互接近的趋势;同时扫描电镜照片显示,未添加增容剂时,两相间的界面层清晰可见,但随着增容剂的添加量增至7phr时,两相的界面层几乎完全融合。     

改性木质素/PBAT复合包装膜的研究

目的 将硅烷化木质素（SAL）与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）共混制备包装性能更为优良的SAL/PBAT复合包装膜,使其在包装领域应用更广。方法 通过对木质素进行硅烷化改性,以咪唑作为中间体,将叔丁基二甲基氯硅烷（TBDMSCl）接枝到木质素的羟基上制备SAL,并将SAL与PBAT进行熔融共混吹塑成膜,探讨其对包装膜的力学和阻隔等性能的影响。结果 与纯PBAT膜相比,SAL/PBAT复合包装膜拉伸强度提高了31.0%,断裂伸长率降低了37.4%,弹性模量提高了529.7%,氧气透过率降低了39.4%,水蒸气透过率降低了42.4%。结论 改性木质素与PBAT复合能够产生协同效应,可以有效改善SAL/PBAT复合包装膜的力学和阻隔性能。     

IPP/PBT共混物的形态结构研究

利用光学显微镜、Ｘ射线衍射仪和示差扫描量热法研究了ＩＰＰ／ＰＢＴ共混物的形态结构。结果表明，在ＩＰＰ／ＰＢＴ共混物中，当ＰＢＴ含量少于２０％时，ＩＰＰ和ＰＢＴ各自以晶粒的形式均匀地分布，属于Ｓｔｅｉｎ等人所提出的第一种模式。而当ＰＢＴ含量大于２０％时，共混物出现相分离现象。ＰＢＴ的加入使ＩＰＰ的结晶度下降，晶粒尺寸增大，熔点变低。     

PEN/PBT共混物的结晶行为和热性能

用差示扫描量热量仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对聚对萘二甲酸乙二酯(PEN)/聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)共混物的相容性、结晶行为和热性能进行了研究。结果表明,PEN/PBT共混物属于热力学相容体系。加入少量PBT会使PEN的冷结晶行为扩大。热稳定性相对较差的PBT的加入会在一定程度上使PEN/PBT共混物的热稳定性下降。     

EVA对PC/PBAT在熔融沉积成型3D打印性质的影响

为了解决在熔融沉积成型(FDM)中产生的聚碳酸酯(PC)制品出现变形、翘曲的缺陷问题，通过双螺杆挤出机熔融共混将少量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)添加到聚碳酸酯/聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PC/PBAT)共混物中。着重研究了EVA对PC/PBAT共混物热性能、流动性、力学性能以及FDM3D打印性能的影响。结果表明：EVA与纯PC或PC/PBAT共混物的相容性较差，形成微米尺度的相分离。EVA对PC/PBAT的流动性没有明显的影响。此外，适当少量EVA的加入会在一定程度上提高PC/PBAT共混物的弹性模量、断裂强度，降低断裂伸长率。然后，将含有EVA的PC/PBAT共混物制备成为适用于FDM的丝材后，测试其打印性能。结果表明：EVA的加入可以有效地降低PC材料在FDM中由于材料内应力释放而导致的翘曲状况。在喷头温度230℃,底板温度100℃时，4%含量的EVA材料可将制件的翘曲率从1.17m^-1降至0.18m^-1。     

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。     

苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物对聚乳酸/SBS共混物相容性的影响

正湖北工业大学材料与化学工程学院,绿色轻工材料湖北省重点实验室,绿色轻质材料与加工湖北工业大学协同创新中心,武汉430068采用苯乙烯(St)-丙烯酸甲酯(MA)无规共聚物(PSMA)(nSt∶nMA=75∶25)为增容剂,通过双螺杆挤出机将聚乳酸(PLA)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)三嵌段共聚物熔融共混,研究了PSMA的含量对PLA/SBS共混物(mPLA∶mSBS=90∶10)相容性的影响。利用扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、差示扫描量热仪和旋转流变仪对共混物的微观形貌、力学性能、热性能和流变性能进行表征。SEM结果表明,加入1%(质量分数)的PSMA使PLA/SBS共混物中SBS相分散更均匀,界面粘接增强。加入1%(质量分数) PSMA的PLA/SBS共混物的断裂伸长率和冲击强度分别是PLA的7. 1倍和2. 3倍。DSC和流变学结果表明,PSMA的加入增强了PLA和SBS的相容性。