PBAT/淀粉薄膜的增塑改性

来源：东东有鱼私募网 2022-03-04 19:17:22

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淀粉填充PBAT材料属于完全生物降解塑料，在堆肥环境下降解效率高，可完全被生物所降解，没有任何的微塑料残留，是应对白色污染最好的材料，也是近些年的研究热点。

中广核俊尔新材料有限公司以玉米淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)为主要原材料，甘油为主增塑剂，山梨醇、聚乙烯醇200 (PEG200)、二甲基甲酰胺等为辅增塑剂，通过挤出机造粒再吹塑方法制成淀粉填充PBAT薄膜。研究对比了不同增塑剂在淀粉填充PBAT材料中的塑化效果，同时探究了不同塑化剂对复合薄膜力学性能、表面粗糙度、吸水率、溶出率的影响。

基本配方

以PBAT、淀粉、ADR、甘油为基础配方，保持增塑剂6%总添加量不变，其他辅助增塑剂按1%与5%甘油混合制成的复合增塑剂对淀粉进行搅拌混合后，通过双螺杆挤出机制备成淀粉填充PBAT粒子，再吹塑成薄膜，制备的淀粉填充PBAT薄膜平均厚度为0.040 mm。

增塑剂对PBAT/淀粉薄膜力学性能影响

由a图可知，山梨醇与甘油复合增塑剂(即2#试样)的加入能明显改善淀粉填充PBAT薄膜拉伸强度、断裂伸长率。加入山梨醇后，拉伸强度从原先的8.8 MPa提高到12.8 MPa，断裂伸长率从532%提高到710%，薄膜性能得到大幅度提升；而聚乙二醇、二甲基甲酰胺与甘油混合制成的薄膜，其拉伸强度和断裂伸长率均低于单一甘油增塑效果，拉伸强度分别为6.1 MPa和6.0 MPa，强度不升反降。

由b图可知，山梨醇与甘油复合增塑剂(2#试样)能明显提高淀粉填充PBAT薄膜冲击强度，且优于PEG200、二甲基甲酰胺与甘油的复合增塑剂。

分析可知，山梨醇与淀粉分子链相互作用的机会比甘油要高，故山梨醇增塑的薄膜表现出更高的分子间作用力并使分子间的距离增大，从而提供更好的增塑效果，淀粉进一步得到塑化和分散，使薄膜得到更高的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度。

增塑剂对PBAT/淀粉薄膜表面粗糙度影响

从数据上看，2#＜1#＜3#＜4#。淀粉的塑化效果越好，则薄膜表面粗糙度就会越小，薄膜强度也会越高，韧性越好。该现象从侧面佐证了各增塑剂对薄膜力学性能的影响原因。

从上图可以看出，增塑剂对淀粉的塑化和分散效果，2#＞1#＞3#＞4#。

增塑剂对PBAT/淀粉薄膜吸水率和溶出率的影响

从吸水率看，淀粉填充PBAT薄膜的吸水率相差不大，基本上在2.5%～3.0%。

从溶出率看，1#单一甘油作增塑剂的薄膜溶水性最高。山梨醇和PEG200作为甘油的辅增塑剂(2#和3#试样)其溶水性相当，略低于单一甘油增塑剂。二甲基甲酰胺(4#试样)与甘油复合增塑剂的溶出率最低。从溶出率上看，二甲基甲酰胺可明显降低薄膜溶出率，但需要考虑二甲基甲酰胺的人体危害作用。

结论

(1)山梨醇与甘油复合增塑剂对淀粉的塑化分散和粒径分布效果要优于单一甘油增塑剂的效果，也好于PEG200、二甲基甲酰胺与甘油的复合增塑剂的效果。

(2)淀粉的塑化效果越好，粒径分布会越均匀，薄膜的表面粗糙度越小，薄膜的拉伸强度、摆锤冲击强度和断裂伸长率会越高。

(3)从吸水率上看，薄膜的水分主要来源于淀粉的吸水，增塑剂的吸水对整个薄膜的影响较小。