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南工大材料學(xué)院:拓展生物降解塑料應(yīng)用領(lǐng)域,開發(fā)聚乳酸共混物增韌新方法
2024-01-15  來源:高分子科技

  石油基聚合物因其多功能性、令人滿意的性能和低成本而廣受認(rèn)可,但根據(jù)生命周期評估,它們也會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”的目標(biāo),有必要使用生物基和生物可降解聚合物來替代不可生物降解的傳統(tǒng)石化基塑料,以限制化石資源的開采,減少環(huán)境污染。聚乳酸(PLA)是開發(fā)和研究最廣泛的商業(yè)化生物聚合物,但也存在脆性,熔體強度低,結(jié)晶速率慢等缺點,將PLA與生物基增塑劑、可降解韌性聚合物共混是常見的改性方法。


  近日,以南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生劉媛媛為第一作者、竇強副教授為通訊作者在國際期刊《International Journal of Biological Macromolecules》發(fā)表題為“Improving the compatibility and toughness of sustainable polylactide/poly(butylene adipate-co-terephthalate) blends by incorporation of peroxide and diacrylate”的研究工作(Available online 11 January 2024, 129355)。該工作通過使用過氧化物(DCP)和二乙烯基助劑(PEG600DA)作為活性增容劑來提高PLA/PBAT共混物的相容性和性能。“原位”增容具有添加劑濃度低、反應(yīng)迅速完全、成本效益高等優(yōu)點。低含量的過氧化物(0.1 wt%)和助劑(4 wt%)有可能在不影響熔體加工性和降解性能的情況下實現(xiàn)有效的增容?疾炝朔窃鋈莺驮鋈PLA/PBAT共混物的微觀結(jié)構(gòu)、流變性能、界面相容性、熔融和結(jié)晶行為、熱穩(wěn)定性、表面潤濕性和機械性能。


1 PLA、PBAT及其共混物的缺口沖擊性能。(A)缺口沖擊強度; (B)沖擊斷裂樣品


  與PLA/PBAT/DCP/PEG600DA(80/20/0.1/4)共混物相比,PLA/PBAT/DCP/PEG600DA (70/30/0.1/4)PLA/PBAT/DCP/PEG600DA (60/40/0.1/4)共混物的缺口沖擊強度分別提高到42.22 kJ/m244.23 kJ/m2,提高了約7倍。PLA/PBAT/DCP/PEG600DA(50/50/0.1/4)共混物的缺口沖擊強度達到63.14 kJ/m2,是PLA/PBAT/DCP/PEG600DA(80/20/0.1/4)共混物的近11倍。韌性PBAT基體與“原位”相容劑的結(jié)合極大地提高了材料的沖擊韌性。綜上所述,除了良好的界面粘附性和細微的相疇外,韌性基體(共連續(xù)相結(jié)構(gòu)或柔性PBAT基體)對增容PLAPBAT共混物的增韌效果起著決定性的作用。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129355


  以上工作是本課題組關(guān)于聚乳酸共混物增韌的最新進展。此前,南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2020級碩士研究生葛秋雨已經(jīng)在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》期刊發(fā)表題為“Preparation of Supertough Polylactide/Polybutylene Succinate/Epoxidized Soybean Oil Bio-Blends by Chain Extension”的研究工作。該工作采用生物可降解聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和生物基環(huán)氧大豆油(ESO)PLA進行增韌,采用Joncryl ADR 4370S作為擴鏈劑,ESO4370S的引入使PLA/PBS/ESO/4370S共混物中形成了“原位”接枝物,改善了相容性,ESO4370S的協(xié)同增韌作用有效地提高了共混物的韌性。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c01042

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