PBAT共聚酯以其力学性能高、热稳定性能好、能重复使用、可生物降解等特点受到了广泛的关注,得到了许多科研工作者和商业人士的青睐。
到目前为止,有许多的科研人员对PBAT共聚酯的合成和应用性能进行了研究。早在80年代初,Tokiwa[4]等人就已经利用单体聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及聚己内酯(PCL)熔融缩聚,合成了共聚酯,引领了脂肪族/芳香族共聚酯在生物降解上的应用材料。90年代初期,Witt[5]等人利用单体对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和己二酸(AA)进行共聚,合成了PBAT。83370
通过直接熔融酯化法,Herrera[6]等分别合成了原料单体己二酸(AA)与对苯二甲酸
(PTA)的摩尔比为40/60、50/50和60/40的PBAT样品,并对它们的结构性能进行测试比对。核磁共振1H-NMR的测试结果表明,所合成的样品的无规度都接近1。与理论相符的是,通过降解实验,发现了PBAT的降解性能依赖于对苯二甲酸(PTA)的含量和降解介质[7]。
Gan[8]等人也通过直接熔融酯交换和缩聚法合成了投加不同比例AA和PTA的PBAT共聚酯,并对它们的晶体结构进行观察。通过原子力显微镜和X射线衍射检测可以直观地了解到,当BT单元占10-20mol%时,PBAT中仅含有聚己二酸丁二醇酯(PBA)晶体;当BT单元占30-80mol%时,PBAT中仅有聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)晶体。固态13C-NMR的分析表明,BT单元含量在20-30mol%时,共聚酯同时包含PBA和PBT两种晶体,但由于较少的一方结晶尺寸小数量少,无法通过X射线衍射检测到。无论是熔融温度还是共聚酯的结晶度都显示BT单元含量约25mol%时是共聚酯由PBA晶体结构转变为PBT晶体结构的临界值。经过讨论分析,熔融温度,结晶度,结晶速度和球晶形态对聚合物的依赖性与PBAT的生物降解性有关。论文网
马一萍[9]等几人使用三种不同的方案进行PBAT样品的制备,并对不同反应时间、不同反应温度以及不同实验方法所合成的样品进行比较,发现了由1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯和聚己二酸丁二醇酯(PBA)预聚体作为原料合成的共聚酯色泽较好,分子量较高,热稳定性能更好,是该实验的最佳实验方案。而230℃是最佳反应温度,该温度下合成的PBAT色泽较好和相对分子量也较高。
范仁旭[10]等人甚至利用废弃的PET塑料瓶来合成PBAT共聚酯,根据其研究结果来看,废弃的PET垃圾在丁二醇醇解下生成聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)低聚物,与PBA缩聚,合成PBAT共聚酯。经检测,合成的共聚酯依然具有良好的生物降解性能。PBAT室温下处于高弹态,具有与低密度聚乙稀相似的加工性能,可以使用低密度聚乙烯的加工设备进行加工[11]。但是相比于低密度聚乙烯,该产品具有更加优秀的机械性能,如拉伸断裂伸长率可达到2000%以上,主要可用于改性聚乳酸、淀粉等材料[12],
使它们更适合制备膜制品,如一次性垃圾袋、即食食品包装、可降解农用地膜等。国内也有许多家企业拥有成熟的PBAT生产技术,已经实现量产并且投放市场,如广州金发科技、上海金辉、北京和时利等知名企业[13]。如今,国外许多大型化工企业已经对PBAT共聚酯实现商品化,并推出了系列产品,如美国杜邦公司的Biomax产品,美国伊士曼化学的EastarBio产品,日本工业的Bionolle产品[14]。德国BASF公司生产的标签为Ecoflex®的产品也是市场上最受欢迎的PBAT产品之一。