生物降解树脂PBAT的共混改性研究进展解析

李新乐 卫宏远

1.天津大学化工学院 天津 300072

2.天津天达联合工程技术有限公司 天津 300457

脂肪-芳香族共聚酯具有显著的生物降解性，同时具有良好的热稳定性和力学性能，可以改善脂肪族聚酯的综合性能。PBAT中具有脂肪链和芳香链，因此PBAT具有良好的韧性和耐高温性，因为PBAT具有酯键，因此PBAT具有显著的生物可降解性。但是因为PBAT具有芳香链PBT链段，因此降低了PBAT降解速率。因此PBAT材料价格比较高，还无法在市场中推广应用，实施PBAT共混改性，有利于改善PBAT的综合性能，降低PBAT使用成本[1]。

1 PBAT与可降解聚合物共混改性

1.1 PBAT和PLA共混

PLA的生物相容性和生物可降解性都比较显著，最终会降解而成二氧化碳和水，不会引发环境污染问题，因此在工业和农业以及生物医药行业广泛应用。PLA的拉伸强度和压缩模量比较高，但是缺乏韧性和弹性，很容易发生弯曲变形问题，因此限制了PLA实际应用范围。而PBAT具有显著的拉伸性和柔韧性，因此可以利用PBAT对PLA实施增韧。在实际工作中利用熔融挤出法制备PBAT和PLA共混物，增大PBAT含量之后，会增加共混物的冲击强度和断裂伸长率，如果PBAT含量为30%左右，可以达到最大的断裂伸长率，加入PBAT之后，共混物拉伸性和弯曲性能，如果减少了PBAT添加量，并不会大幅度的降低拉伸性能和弯曲性能。

PLA和PBAT之间缺乏相容性，因此降低了共混物的力学强度。为了扩大共混物的应用范围，因此在共混物中需要掺入增溶剂，降低界面张力，同时使界面结合力因此提高，改善共混物的抗冲击性。例如可以增加扩链剂，可以提高共混体系的结晶温度，结晶度因此降低，界面结合力也会因此增加，显著提高了共混物的拉伸强度和断裂伸长率。

在PBAT和PLA共混物中可以加入生物蛋白质，可以改善共混物的相容性。因为PAL可以实现完全降解，实现共混之后，共混物具有良好的力学性能。在缓冲水溶液当中，共混物中PLA含量不断提高，会随之加快降解速率，此外PLA组分可以提高PBAT组分降解速度，但是PBAT组分却无法提高PLA组分降解速度。

1.2 PBAT和PBS共混

PBS具有显著的生物降解性能，加工PBS的温度和黏度比较低，同时缺乏熔体强度，在加工过程中不适合利用吹塑和流延方式，此外PBS属于结晶聚合物，因此PBS制品通常具有脆性，因此需要实现共混改性。PBAT具有柔顺性和韧性，因此有利于改善PBS脆性，进一步优化PBS加工性能。加入PBAT之后，共混物熔体流动性因此降低，使熔体黏度因此提高，有利于在加工过程中利用吹塑和流延加工方式。如果混入PBAT含量为20%，可以提高PBS断裂伸长率的10倍，同时也可以大幅度提高PBS冲击强度[2]。

1.3 PBAT和PPC共混

利用各类混氧化物共聚合获取PPC，因此PPC具有显著的生物降解性，可以有效隔绝水和氧气，因此适合在食品包装和复合材料以及胶黏剂中广泛利用。但是PPC属于非晶结构，具有较大的分子链柔性，因此降低了材料热性能，因此在高温条件下，制品尺寸缺乏稳定性，而在低温条件下，制品又具有较大的脆性，因此不利于实现大规模的应用。共混PBAT和PPC之后，可以改善PPC的性能，共混物就有软而韧的特征，控制PBAT含量为40%，可以极大幅度的提高共混物的拉伸强度。

共混PPC和PLA之后，可以逐渐降低熔融温度，因此PPC和PLA具有相容性，在土壤环境当中，对比PLA，PPC具有更快的降解速度。共混之后可以优化材料力学性能，同时材料生物降解性因此提高。

2 PBAT和天然高分子共混

2.1 共混PBAT和淀粉

淀粉来源非常丰富，价格非常便宜，微生物很容易侵蚀淀粉，因此可以将淀粉作为生物降解材料。根据不同配比混合天然淀粉和水以及多元醇等，有利于提高天然淀粉的热塑性。对比普通塑料，热塑性淀粉具有较低的力学强度，同时又缺乏耐水性。共混PBAT和淀粉之后，可以改善淀粉的加工流动性和力学性能等，可以实现完全降解。添加了甘油和水等增塑剂，可以进一步塑化淀粉。淡粉用量发生改变，也会改变共混物的综合性能。通过加入增溶剂，可以改善PBAT和淀粉的相容性。加入淀粉和增溶剂之后，将会提高PBAT结晶温度，进而降低结晶度。加入了PBAT之后，可以改善TBS和PBAT复合材料熔体流动性，此外复合材料的耐水性也会因此改善，提高拉伸强度和拉伸断裂性[3]。

2.2 共混PBAT和无机粉体

超细活性碳酸钙具有极小的粒径，同时具有较高的活性，因此具有良好的补强性，可以用于制作橡胶和塑料等，可以是制品拉伸强度和耐磨性因此提高，实现发泡橡胶发泡的均匀性，可以作为涂料和油墨等填充剂。共混PBAT和超细活性碳酸钙无机粒子，可以制备可降解材料，在混合物中加入相容剂，混合物物理力学性能因此得到改善，可以快速降解材料，节省整体工作成本，可以制作为包装袋和农膜等制品。控制超细碳酸钙含量为10%，可以改善共混物的拉伸强度，同时有利于提高断裂伸长率和撕裂强度。如果超细碳酸钙含量为20%，可以进一步优化材料性能。

2.3 共混PBAT和非降解聚合物

PLA缺乏耐热性，而PC具有良好的热稳定性，但是二者缺乏相容性，共混之后不利于改善断裂伸长率。而PBAT具有柔顺性和耐冲击性，可以改善PLA脆性。实现PLA和PC以及PBAT三元共混，具有良好的相容性，同时可以保障共混物的力学性能，在生产过程中利用两步法和侧喂料加料法，材料断裂伸长率可以显著提高。

3 结语

通过共混改性，可以改善PBAT性能，降低生产成本。PBAT共混于天然高分子和可降解聚合物等，可以改善材料性能。今后发展过程中，将会提高PBAT的综合性能，加大的降低制品价格，逐步取代传统塑料材料，实现绿色发展。