Hvilke nedbrydelige polymerer kan PBAT blandes med?

Polybutylenterephthalat (PBAT) er en ny type fuldt bionedbrydelig alifatisk-aromatisk copolyester med kædesegmenter, der kombinerer fleksibiliteten af ​​langkædede alifatiske kulbrinter med stivheden af ​​aromatiske ringe, hvilket giver den fremragende fleksibilitet. Som et resultat er PBAT blevet et af de mest aktive nedbrydelige materialer inden for forskning i bionedbrydelig plast og har gode markedsanvendelser. Tilstedeværelsen af ​​aromatiske PBT-kædesegmenter i molekylkæden resulterer dog i en relativt langsom nedbrydningshastighed. Det har også en lav krystallinitet og høj viskositet, hvilket gør det meget modtageligt for adhæsion. Derudover er materialet relativt dyrt, hvilket yderligere begrænser dets markedsudvikling og anvendelse. For at reducere omkostningerne og opnå højtydende nedbrydelig plast skal modifikationen af ​​PBAT derfor undersøges. Blanding af PBAT med bionedbrydelige polymerer er en dokumenteret modifikationsmetode, som kan forbedre andre egenskaber uden at påvirke nedbrydeligheden af ​​PBAT, og nogle bionedbrydelige polymerer kan også øge nedbrydningshastigheden af ​​PBAT.

-PBAT blandet med PLA-

Polymælkesyre (PLA), et af de mest undersøgte og kommercielt succesfulde bionedbrydelige materialer, har fremragende glans- og barriereegenskaber, men har også ulemperne ved at være hård og mindre sej, idet den mangler fleksibilitet og elasticitet. Derfor kan blandingen af ​​PBAT med høj sejhed og PLA ikke kun forbedre PLA's sejhed, men også fremskynde nedbrydningshastigheden af ​​PBAT.

Det har vist sig, at tilsætning af PLA forbedrer blandingens trækstyrke betydeligt uden at påvirke PBAT's krystallinske egenskaber; og at den øgede smelteviskositet forbedrer stabiliteten af ​​PBAT-film under bearbejdning og formning.

Da PBAT og PLA er inkompatible systemer, er der i øjeblikket mere forskning baseret på at forbedre kompatibiliteten mellem de to, hvilket resulterer i blandinger med bedre mekaniske egenskaber. For eksempel kan inkorporering af glycidylmethacrylat (GMA) i en massefraktion på 3% til 5% øge slagstyrken af ​​PLA/PBAT-blandinger til 26.5% og 51.7%, samtidig med at dispersionen af ​​PBAT i PLA forbedres. Derudover kan tilsætning af kædeforlængere reducere grænsefladespændingen mellem de to betydeligt, hvilket forbedrer duktiliteten af ​​PBAT/PLA-film betydeligt. Tilsætning af multifunktionelt gruppeblødgører og kondensator kan producere en god kapacitans- og blødgøringseffekt på PBAT/PLA-blandinger, samtidig med at forarbejdningsegenskaberne forbedres.

-PBAT blandet med PPC-

Polypropylencarbonat (PPC) er enmiljøvenlig plastFremstillet ved alternerende copolymerisation af industrielt affald, kuldioxid og propylenoxid, som har nedbrydelighed og fremragende permeabilitetsbestandighed. Det er dog et amorft materiale, glasovergangstemperaturen er kun 30-40°C, og der er lavtemperatursejhed, dårlig dimensionsstabilitet ved høj temperatur, vanskeligheder med filmdannelse og andre ulemper. Blandingen af ​​PPC med PBAT forbedrer ikke kun PPC's forarbejdningsevne, men giver også PBAT en mere fremragende samlet ydeevne, og det resulterende kompositmateriale vil have stor udviklingsplads inden for engangsfødevareemballage, medicinske materialer osv.

Da PPC-fraktionen er amorf i det blandede system, reduceres den mikrokrystallinske størrelse af PBAT/PPC-kompositfilmen; inkorporeringen af ​​PPC forbedrer kompositfilmens trækstyrke og gasbarriereegenskaber betydeligt, samtidig med at matrixens bionedbrydelighed sikres. Derudover forbedrer tilstedeværelsen af ​​PPC og PBAT effektivt blandingernes termiske stabilitet, krystallinitet og mekaniske egenskaber; når kun 10 masse% PPC er til stede, stiger blandingernes krystallisationstemperatur fra 37.5°C til 66.8°C, hvilket letter dannelsesprocessen af ​​den blæste film.

Da PBAT er en krystallinsk polymer og har en stor polær molekylkæde, har den også kompatibilitetsproblemer med PPC. Introduktionen af ​​kædeforlængeren triphenylmethantriisocyanat resulterede i en betydelig stigning i træk- og rivestyrken af ​​PBAT/PPC-filmen i både længde- og tværretningen; introduktionen af ​​åbningsmidlet monoglyceridstearat forbedrede også filmens stabilitet under blæsning. Derudover forbedrer tilsætningen af ​​fyldemidlet ethylenmethylacrylat-glycidylmethacrylat (EMA-GMA) til blandingen af ​​PPC og PBAT ikke kun forarbejdningsstabiliteten og kvaliteten af ​​den blæste film, men forbedrer også effektivt dens mekaniske egenskaber, iltbarriere og UV-afskærmningsegenskaber.

-PBAT blandet med PBS-

Polybutylensuccinat (PBS) har den bedste forarbejdningsevne blandt eksisterende bionedbrydelige plasttyper med fremragende mekaniske egenskaber. Dens lave viskositet fører dog til dårlig smeltestyrke, hvilket ikke er befordrende for forarbejdning ved blæsestøbning eller støbning, og produkterne har en vis sprødhed. Ved at bruge PBAT- og PBS-modificerede blandinger kan fordelene ved begge kombineres for at kompensere for defekterne, og de fremstillede produkter kan anvendes i emballage, bordservice, landbrugsfilm, biomedicinske materialer og andre områder.

Generelt bør indholdet af PBS i PBAT/PBS-blandinger ikke være for højt, omkring 25% er passende. Det har vist sig, at PBAT/PBS-blandinger udviser et højt trækmodul og høj brudforlængelse, når massefraktionen af ​​PBS er 25%; når PBS-indholdet er for højt, udviser produkterne stærk sprødhed.

-PBAT blandet med PHBV-

Poly(pentylhydroxybutyrat) (PHBV) er et biomateriale fremstillet af naturlige, vedvarende materialer, syntetiseret ved fermentering med kulstofkilder og energi lagret i mikroorganismer, som har god bionedbrydelighed og biokompatibilitet. Det har dog også ulemper såsom dårlig termisk stabilitet og dårlige krystallisationsegenskaber. Derfor kan blanding med PBAT forbedre PHBV's krystallinske egenskaber og forbedre materialets forarbejdnings- og anvendelsesegenskaber.

Blandingen af ​​PHBV og PBAT udviser bedre forarbejdningsevne og filmegenskaber; og filmens mekaniske egenskaber er på linje med kommercielle fødevareemballagefilm, med tøjninger på op til 750 % ved brud.

-PBAT blandet med PGA-

Polyglykolsyre (PGA) har en lignende molekylær struktur og ydeevneegenskaber som PLA, men den har mere fremragende nedbrydnings- og barriereegenskaber; ikke kun er råmaterialeomkostningerne lave, men den har også fordelene ved høj trækstyrke og høj varmeafbøjningstemperatur. Derfor har valget af PGA til PBAT-blandingsmodifikation et stort potentiale til anvendelse inden for engangsprodukter såsom varmebestandigt service, bionedbrydelige filmposer og barriereemballage.

Det har vist sig, at PBAT/PGA-kompositter med en PGA-massefraktion på 20 % har en trækstyrke på 25 MPa og en brudforlængelse på over 600 %, hvilket kan bruges til at fremstille filmprodukter; PBAT/PGA-kompositter med en PGA-massefraktion på 80 % har en varmeafbøjningstemperatur på 120 °C, samtidig med at de forbedrer sejheden, hvilket kan bruges til at fremstille engangsservice; samtidig kan tilsætning af PGA. Tilsætningen af ​​PGA kan forbedre vanddampspærreegenskaberne af PBAT/PGA-kompositfilm betydeligt.

Ligesom med PLA er kompatibiliteten mellem PGA og PBAT dårlig, så der skal vælges egnede kompatibiliseringsmidler for at forbedre systemets dispersion. For eksempel kan 4,4'-ylidenbis(isocyanatophenyl) (MDI) bruges til in situ-kapacitering af PBAT/PGA-kompositter. Den vellykkede reaktion med MDI resulterede i en betydelig stigning i blandingernes grænsefladeadhæsion og en betydelig stigning i slagstyrken fra 9.0 kJ/m2 til 22.2 kJ/m2; og en reduktion i krystallinitet og sfærisk krystalstørrelse, hvilket bidrog til kompositternes forbedrede sejhed og deres termiske stabilitet.

-PBAT blandet med PVB-

Polyvinylbutyral (PVB) er et produkt af den syrekatalyserede kondensation af polyvinylalkohol og n-butyraldehyd med en vis mængde blødgører i dets genbrugte restmateriale. På grund af sin molekylære struktur er PVB udstyret med en kombination af høj trækstyrke, slagfasthed, høj transparens, fleksibilitet og nedbrydelighed. Som et genbrugsmateriale er PVB tilgængeligt i store mængder og til lave priser, så dets valg som et modificeret materiale har store udviklingsfordele. Den lave koncentration af PVB øger krystallisationstemperaturen for PBAT; kompatibiliteten og de mekaniske egenskaber af PBAT/PVB forbedres ved den fælles virkning af kondensatorionomeren og PVB.