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全生物降解塑料合金化、廉價化是改性的主要方向

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-09-22 09:08

由于降解塑料品種相對少,很難保證每一個制品都能找到合適的降解塑料樹脂,如PBS、PBAT韌性好,但強度較低;PLA強度高,透明性好,但韌性差;PHB有優(yōu)異的氣體阻隔性,但加工性能一般。因此,如何擷取各種降解塑料的優(yōu)點,取長補短地滿足制品的具體需求,是降解塑料應(yīng)用的重要技術(shù)。

全生物降解塑料合金化、廉價化是改性的主要方向

部分生物降解塑料性能對比圖 圖源三菱化學(xué)

 

目前降解塑料樹脂價格相對較高,而降解塑料制品大多是普通的日用品,這將嚴重阻礙降解塑料制品的大規(guī)模推廣應(yīng)用。開發(fā)廉價的降解塑料制品是降解塑料應(yīng)用的核心內(nèi)容之一,因此淀粉、碳酸鈣、滑石粉等不影響制品降解性能并能被環(huán)境消納的致廉劑在降解塑料改性體系中的應(yīng)用,尤其是高比例的填充技術(shù),成為降解塑料制品開發(fā)的重要技術(shù)之一。

 

降解塑料應(yīng)用過程常見的改性技術(shù)包括填充改性、合金化改性和共聚改性。

 

1填充改性

 

填充改性就是在降解塑料樹脂中添加不熔融的粉體助劑,主要包括淀粉和無機粉體。其主要目的是制備廉價的專用料,有時也可以提高專用料的強度等力學(xué)性能。

 

常用的填充助劑是淀粉。它是常見的天然可降解高分子,來源廣泛、價格低廉,降解產(chǎn)物為二氧化碳和水,對環(huán)境沒有污染,而且它屬于可再生的生物質(zhì)資源。該填充技術(shù)上最該關(guān)注的是淀粉的處理,因為淀粉和降解塑料的相容性較差,需要對淀粉進行塑化處理,讓淀粉能更好地與塑料基體結(jié)合。

 

另一種填充助劑是碳酸鈣和滑石粉等無機粉體。它們都是天然礦物粉,回歸自然后能被自然界消納,因此不會影響整個降解塑料體系的降解性能,但能有效降低改性料的成本,還能一定程度提高材料的強度。因此,在力學(xué)性能要求不高的制品中,使用碳酸鈣等填充非常普遍。該填充技術(shù)要注意的是粉體表面的偶聯(lián)處理,這將直接關(guān)系制品性能和可添加無機粉體的量。

 

2合金化改性

 

合金化改性是是降解塑料改性應(yīng)用中最主要的技術(shù)之一。合金化材料是指由兩種或兩種以上的不同品種降解塑料,通過熔融共混復(fù)合而成專用料,一般含有一種連續(xù)組分和其他分散組分。

 

材料的部分性能顯示連續(xù)相性能,部分性能顯示分散相性能。因此,可以得到集中幾種降解塑料優(yōu)點的新的專用料,可以滿足更多的制品需求。

 

如下是PLA與PBAT兩種全生物降解材料共混所得材料的一個力學(xué)性能測試表格,可以看出共混改性后的材料會有較好的強度和韌性。

 

全生物降解塑料合金化、廉價化是改性的主要方向

PLA/PBAT共混物的拉伸性能數(shù)據(jù)表 圖源中國塑料期刊

 

3共聚改性

    

共聚改性是指在聚合物的分子鏈上引入其他結(jié)構(gòu)單元,來改變聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu),實現(xiàn)對材料的改性。如PLA由于是疏水性聚合物,限制了其在某些領(lǐng)域(如藥物載體方面)的應(yīng)用。一種有效的方法是利用丙交酯與親水性聚合物(如聚乙二醇、聚羥基乙酸、聚環(huán)氧乙烷)共聚,在PLA分子中引入親水性的基團或嵌段。例如將聚乙二醇與丙交酯開環(huán)聚合制備PLA-PEG-PLA緩釋材料,使PLA材料的親水性和降解速率都得到了改善,并且制備的PLA-PEG-PLA可成為緩釋材料的載藥微球。

 

PHBV具有生物相容性、光學(xué)活性等多種優(yōu)良性能,應(yīng)用廣泛,但是其制品性質(zhì)硬而脆且加工困難??刹捎媒又Ω男缘姆椒ǎ赑HBV主鏈上引入極性功能基團聚乙烯吡咯烷酮(PVP),合成PHBV和PVP的接枝共聚物PHBV-g-PVP。該共聚物的結(jié)晶速率和結(jié)晶度均降低,膜的親水性增加,藥物緩釋速率增加。

全生物降解塑料合金化、廉價化是改性的主要方向

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來源:《中國化工信息》雜志

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