聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)生物降解膜的制备及性质研究

聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)生物降解膜的

制备及性质研究

聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)是最近几年新兴起的生物可降解的合成高分子材料,具有良好的加工性能,但其成本偏高,无法满足市场的要求。若想将其应用于生活领域,则需要针对它的结构和性能特点对其加工改性,本文研究了PBAT的两种共混体系:(1)PBAT和马来酸酐接枝的热塑性淀粉(MTPS)共混体系吹塑薄膜;(2)PBAT和聚亚丙基碳酸酯(PPC)共混体系吹塑薄膜。

论文的主要内容和结论如下:以马来酸酐(MA)作为增容剂和热塑性淀粉(TPS)通过反应共混挤出获得MTPS。PBAT分别与TPS或MTPS通过反应挤出制备

PBAT/TPS和PBAT/MTPS膜。

红外光谱研究表明马来酸酐作为增容剂能够促进淀粉与PBAT发生酯交换反应。差示扫描量热法测量表明,PBAT的玻璃化转变温度(Tg)随着MTPS含量增加而升高。

然而,PBAT的结晶度下降,这和广角X射线衍射分析一致。此外,PBAT/MTPS 共混物熔体的弹性和粘性增加了,有利于挤出共混吹塑薄膜。

扫描电镜观察MTPS颗粒在PBAT基质中更好的分散,可能导致PBAT/MTPS有较高的拉伸强度和断裂伸长率。与PBAT/TPS50/50膜相比,PBAT/MTPS膜的拉伸强度和断裂伸长率分别增加了6.2 MPa和281%。

最后,PBAT/MTPS膜的接触角测试表明,膜的疏水性有所降低。通过挤出共混和吹膜技术制备PBAT/PPC可生物降解薄膜。

研究了PBAT/PPC膜的相容性、热行为、相形态、结晶尺寸、力学性能、阻隔性能和生物降解性能。示差扫描量热结果显示,PPC的玻璃化转变温度(Tg)比

纯PPC增加了13 oC。

热失重测量结果表明,随PPC含量的增加PBAT/PPC混合物热稳定性降低。广角X射线衍射分析证明,PBAT的结晶度和微晶尺寸降低。

从形态学观察分析,当PPC含量从10%增加到30%时,PPC均匀的分散在PBAT 基质中,当含量达到50%时,PBAT/PPC共混物形成双连续相。由力学性质结果可知,PBAT/PPC膜的纵向和横向拉伸强度分别从28 MPa和25 MPa增加到41 MPa 和40 MPa;然而,断裂伸长率显著降低。

PBAT/PPC膜的氧气,氮气和二氧化碳的渗透系数连续降低。土埋降解实验的扫描电镜图片和质量损失结果表明PBAT/PPC膜有生物降解行为。