但是研究表明,PLA 和 PBAT 溶度参数相差很大[16-17(]    其中 PLA 溶度参数为 10。1

(cal/cm3)1/2,PBAT 溶度参数则为 22。95 (cal/cm3)1/2 ),直接将二者共混易导致复合材 料的相分离。例如,Mukesh[18] 等人通过熔融反应共混的方式制备了不同配比的 PLA/PBAT 复合材料,采用差热扫描量热仪研究了 PBAT、PLA 和 PLA/PBAT 复合材 料各自的热性能,发现 PLA/PBAT 复合材料存在两个独立的熔融温度,分别与 PLA 和 PBAT 各自的熔融温度极为接近;此外,复合材料的 DMA 曲线中也出现了两个独

立的 tanσ峰,表明 PLA 和 PBAT 相容性较差,两项严重分离。Gu[19] 等人研究了 PLA/PBAT 复合材料的流变性能,指出 PLA/PBAT 复合材料是一个两相共存的体系, 其中 PBAT 均匀地分散在 PLA 基体中。不相容的 PBAT 的加入,使得 PLA/PBAT 复 合材料的线性

PLA/PBAT 配比:A。 95/5 B。 90/10 C。 85/15 D。 80/20

图 1。1  不同 PLA/PBAT 配比时共混物的 SEM 照片

Fig。1。1 SEM of PLA/PBAT blends with different loadings of PBAT 粘弹极值、流动活化能及流动指数 n 减小,同时熔体粘度增大,剪切变稀的趋势愈加 明显。杨冰[20]等人的研究发现 PLA 含量的增加可大幅度地减小 PLA/PBAT 的韧性, 当 PLA 含量由 20 重量份增加到 30 重量份时,材料的断裂伸长率由 210%减小至 40%。 SEM 检测结果表明,当 PLA 含量在 40 重量份以下时,材料的断面表面呈现粗糙的“蜂 窝状结构”,两相之间存在着一定的粘结力;而当 PLA 含量大于 40 重量份时,材料 的断面变得较为平滑,意味着 PLA/PBAT 两相界面结合力较低,相容性变差,PLA 的含量对于两相相容性的好坏具有一定的影响。 顾书英[21] 等的研究结果表明 PLA/PBAT 的相容性程度会受到两项配比的影响,当 PBAT 含量较高时,共混物断面

的 SEM 图像呈现出明显的不相容结构。

基于以上,改善 PLA 和 PBAT 的界面相容性是制备出综合性能优良的 PLA/PBAT 复合材料的前提。目前,解决 PLA 和 PBAT 界面相容性问题的方法主要有加入增塑 剂、韧性聚合物和反应性界面相容剂。

⑴ 添加增塑剂

Shan[22] 等 人 通 过 双 螺 杆 挤 出 机 制 备 了 不 同 钛 酸 四 丁 酯 ( TBT ) 含 量 的 PLA/PBAT/TBT 复合材料,发现 TBT 的加入可显著提高 PLA/PBAT (PLA/PBAT=70/30) 复合材料的力学性能。当 TBT 含量为 0。5%wt 时,材料的拉伸强度和断裂伸长率分别 增加至 45 MPa 和 298%。SEM 检测结果表明,添加 TBT 使 PLA 和 PBAT 在熔融共 混过程中发生酯交换反应,有效改善了其界面相容性。Enic[23]等人将乙酰柠檬酸三丁 酯(ATBC)加入到不同配比的 PLA/PBAT 中制备出 PLA/PBAT/ATBC 复合材料,研 究了 ATBC 对于 PLA/PBAT 复合材料性能的影响。结果表明,ATBC 可成功增塑 PLA 和 PBAT,但对于 PBAT 的增塑作用更加显著;此外 ATBC 的加入可略微影响 PLA 的 玻璃化转变温度及熔融温度。

⑵ 添加韧性聚合物 聚己内酯(PCL)是一种韧性极好的材料,常温下呈橡胶态,断裂伸长率可达 600%文献综述

以上。PCL 中同样含有极性较强的酯键结构,单从理论上而言,其与 PLA 及 PBAT 均具有一定的相容性。此外,PCL 同样是一种生物相容性极好的全降解材料,因此, 采用 PCL 增容改性 PLA/PBAT 共混物不会损害材料整体的全生物降解性能。同济大 学材料科学与工程学院的王亮[24]等人将 PCL 加入 PLA/PBAT 体系中,并调整 PCL 的 含量,通过熔融共混、模压成型的工艺制备出不同配比的 PLA/PBAT/PCL 复合材料。 研究发现,PCL 的加入可有效改善 PLA/PBAT 的相容性。当 PLA/PBAT/PCL 复合体 系中 PCL 的含量大于 1 份时,材料的冲击强度可得到有效改善;当 PCL 添加量为 2 份时,材料的拉伸强度和储能模量达到最大值,体系具有最佳的增强效果。

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