Hvilke nedbrytbare polymerer kan PBAT blandes med?

Polybutylentereftalat (PBAT) er en ny type fullstendig biologisk nedbrytbar alifatisk-aromatisk kopolyester med kjedesegmenter som kombinerer fleksibiliteten til langkjedede alifatiske hydrokarboner med stivheten til aromatiske ringer, noe som gir den utmerket fleksibilitet. Som et resultat har PBAT blitt et av de mest aktive nedbrytbare materialene innen forskning på biologisk nedbrytbar plast og gode markedsapplikasjoner. Tilstedeværelsen av aromatiske PBT-kjedesegmenter i molekylkjeden resulterer imidlertid i en relativt langsom nedbrytningshastighet. Det har også lav krystallinitet og høy viskositet, noe som gjør det svært utsatt for adhesjon. I tillegg er materialet relativt dyrt, noe som ytterligere begrenser markedsutviklingen og anvendelsen. For å redusere kostnadene og oppnå høypresterende nedbrytbar plast, må modifisering av PBAT derfor studeres. Å blande PBAT med biologisk nedbrytbare polymerer er en velprøvd modifiseringsmetode, som kan forbedre andre egenskaper uten å påvirke nedbrytbarheten til PBAT, og noen biologisk nedbrytbare polymerer kan også øke nedbrytningshastigheten til PBAT.

-PBAT blandet med PLA-

Polymelkesyre (PLA), et av de mest undersøkte og kommersielt vellykkede biologisk nedbrytbare materialene, har utmerkede glans- og barriereegenskaper, men har også ulempene ved å være hardt og mindre seigt, og mangler fleksibilitet og elastisitet. Derfor kan blandingen av PBAT med høy seighet og PLA ikke bare forbedre seigheten til PLA, men også akselerere nedbrytningshastigheten til PBAT.

Det har blitt funnet at tilsetning av PLA forbedrer blandingens strekkfasthet betydelig uten å påvirke de krystallinske egenskapene til PBAT; og at den økte smelteviskositeten forbedrer stabiliteten til PBAT-filmer under prosessering og forming.

Siden PBAT og PLA er inkompatible systemer, er mer forskning for tiden basert på å forbedre kompatibiliteten mellom de to, noe som resulterer i blandinger med bedre mekaniske egenskaper. For eksempel kan inkorporering av glycidylmetakrylat (GMA) i en massefraksjon på 3 % til 5 % øke slagfastheten til PLA/PBAT-blandinger til 26.5 % og 51.7 %, samtidig som dispersjonen av PBAT i PLA forbedres. I tillegg kan tilsetning av kjedeforlenger redusere grenseflatespenningen mellom de to betydelig, noe som forbedrer duktiliteten til PBAT/PLA-filmer betraktelig. Tilsetning av multifunksjonell gruppemykner og kondensator kan gi en god kapasitans og myknende effekt på PBAT/PLA-blandinger, samtidig som prosesseringsegenskapene forbedres.

-PBAT blandet med PPC-

Polypropylenkarbonat (PPC) er enmiljøvennlig plastlaget ved alternerende kopolymerisering av industriavfall av karbondioksid og propylenoksid, som har nedbrytbarhet og utmerket motstand mot permeabilitet. Det er imidlertid et amorft materiale, glassovergangstemperaturen er bare 30-40 °C, og det har lavtemperaturseighet, dårlig dimensjonsstabilitet ved høy temperatur, problemer med filmdannelse og andre ulemper. Blandingen av PPC og PBAT forbedrer ikke bare prosesseringsevnen til PPC, men gir også PBAT en mer utmerket totalytelse, og det resulterende komposittmaterialet vil ha stort utviklingsrom innen engangsmatemballasje, medisinsk materiale, etc.

Ettersom PPC-fraksjonen er amorf i det blandede systemet, reduseres den mikrokrystallinske størrelsen på PBAT/PPC-komposittfilmen. Inkorporeringen av PPC forbedrer strekkfastheten og gassbarriereegenskapene til komposittfilmen betraktelig, samtidig som matriksens biologiske nedbrytbarhet sikres. I tillegg forbedrer tilstedeværelsen av PPC og PBAT effektivt den termiske stabiliteten, krystalliniteten og de mekaniske egenskapene til blandingene. Når bare 10 masse% PPC er tilstede, øker krystallisasjonstemperaturen til blandingene fra 37.5 °C til 66.8 °C, noe som letter dannelsen av den blåste film.

Siden PBAT er en krystallinsk polymer og har en stor polar molekylkjede, har den også kompatibilitetsproblemer med PPC. Innføringen av kjedeforlengeren trifenylmetantriisocyanat resulterte i en betydelig økning i strekk- og rivestyrken til PBAT/PPC-filmen i både lengde- og tverrretningen. Innføringen av åpningsmiddelet monoglyseridstearat forbedret også filmens stabilitet under blåsing. I tillegg forbedrer tilsetningen av fyllstoffet etylenmetylakrylat-glycidylmetakrylat (EMA-GMA) til blandingen av PPC og PBAT ikke bare prosesseringsstabiliteten og kvaliteten til den blåste filmen, men forbedrer også effektivt dens mekaniske egenskaper, oksygenbarriere og UV-skjermingsegenskaper.

-PBAT blandet med PBS-

Polybutylensuccinat (PBS) har den beste prosesseringsevnen blant eksisterende biologisk nedbrytbare plasttyper, med utmerkede mekaniske egenskaper. Den lave viskositeten fører imidlertid til dårlig smeltestyrke, noe som ikke er gunstig for prosessering med blåsestøping eller støping, og produktene har en viss sprøhet. Ved å bruke PBAT- og PBS-modifiserte blandinger kan fordelene ved begge kombineres for å kompensere for defektene, og produktene som lages kan brukes i emballasje, servise, landbruksfilmer, biomedisinske materialer og andre felt.

Generelt bør ikke innholdet av PBS i PBAT/PBS-blandinger være for høyt, rundt 25 % er passende. Det har blitt funnet at PBAT/PBS-blandinger viser høy strekkmodul og høy bruddforlengelse når massefraksjonen av PBS er 25 %; når PBS-innholdet er for høyt, viser produktene sterk sprøhet.

-PBAT blandet med PHBV-

Poly(pentylhydroksybutyrat) (PHBV) er et biomateriale laget av naturlige fornybare materialer, syntetisert ved fermentering med karbonkilder og energi lagret i mikroorganismer, som har god biologisk nedbrytbarhet og biokompatibilitet. Det har imidlertid også ulemper som dårlig termisk stabilitet og dårlige krystallisasjonsegenskaper. Derfor kan blanding med PBAT forbedre de krystallinske egenskapene til PHBV og forbedre materialets prosesserings- og anvendelsesegenskaper.

Blandingen av PHBV og PBAT viser bedre prosesserbarhet og filmegenskaper; og filmens mekaniske egenskaper er på linje med kommersielle matemballasjefilmer, med tøyninger på opptil 750 % ved brudd.

-PBAT blandet med PGA-

Polyglykolsyre (PGA) har en lignende molekylær struktur og ytelsesegenskaper som PLA, men den har bedre nedbrytnings- og barriereegenskaper. Ikke bare er råmaterialkostnaden lav, men den har også fordelene med høy strekkfasthet og høy varmeavbøyningstemperatur. Derfor har valget av PGA for PBAT-blandingsmodifikasjon et stort potensial for anvendelse innen engangsprodukter som varmebestandig servise, biologisk nedbrytbare filmposer og barriereemballasje.

Det har blitt funnet at PBAT/PGA-kompositter med en PGA-massefraksjon på 20 % har en strekkfasthet på 25 MPa og en bruddforlengelse på over 600 %, noe som kan brukes til å lage filmprodukter; PBAT/PGA-kompositter med en PGA-massefraksjon på 80 % har en varmeavbøyningstemperatur på 120 °C samtidig som de forbedrer seigheten, noe som kan brukes til å lage engangsservise; samtidig kan tilsetning av PGA. Tilsetningen av PGA kan forbedre vanndampbarriereegenskapene til PBAT/PGA-komposittfilmer betydelig.

I likhet med PLA er kompatibiliteten mellom PGA og PBAT dårlig, så passende kompatibiliseringsmidler må velges for å forbedre systemets dispersjon. For eksempel kan 4,4'-ylidenbis(isocyanatofenyl) (MDI) brukes til å in situ-kondensere PBAT/PGA-kompositter. Den vellykkede reaksjonen med MDI resulterte i en betydelig økning i blandingenes grensesnittadhesjon og en betydelig økning i slagfasthet fra 9.0 kJ/m² til 22.2 kJ/m²; og en reduksjon i krystallinitet og sfærisk krystallstørrelse, noe som bidro til den økte seigheten til komposittene og deres termiske stabilitet.

-PBAT blandet med PVB-

Polyvinylbutyral (PVB) er et produkt av syrekatalysert kondensasjon av polyvinylalkohol og n-butyraldehyd, med en viss mengde mykner i resirkulert avskjær. På grunn av sin molekylære struktur er PVB utstyrt med en kombinasjon av høy strekkfasthet, slagfasthet, høy gjennomsiktighet, fleksibilitet og nedbrytbarhet. Som et resirkulert materiale er PVB tilgjengelig i store mengder og til lave priser, så valget av modifisert materiale har store utviklingsfordeler. Den lave konsentrasjonen av PVB øker krystallisasjonstemperaturen til PBAT; kompatibiliteten og de mekaniske egenskapene til PBAT/PVB forbedres ved den felles virkningen av kondensatorionomeren og PVB.