【摘 要】
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可降解聚合物聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）的推广应用对环境保护和社会发展具有重要意义,同时随着社会的进步人们对PBAT的成本、降解性、机械性能和多功能性等提出了更高的要求,因此对PBAT复合材料的研究是至关重要的。本课题以降低PBAT复合材料的生产成本和提高综合性能为目标,建立并解释了相应的方案,为PBAT的开发和发展提供了技术和理论支撑。主要研究成果及创新性总结如下:1、针对淀粉分子链间
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可降解聚合物聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）的推广应用对环境保护和社会发展具有重要意义,同时随着社会的进步人们对PBAT的成本、降解性、机械性能和多功能性等提出了更高的要求,因此对PBAT复合材料的研究是至关重要的。本课题以降低PBAT复合材料的生产成本和提高综合性能为目标,建立并解释了相应的方案,为PBAT的开发和发展提供了技术和理论支撑。主要研究成果及创新性总结如下:1、针对淀粉分子链间作用力强的问题,设计了一类新型的含有氯化胆碱的低共熔溶剂（DESs）作为增塑剂,制备的热塑性淀粉（TPS）实现了机械性能及综合性能的提升。氯化胆碱-硫脲（CHCl-TU）和氯化胆碱-甘油（CHCl-Gly）增塑后的TPS的结晶度相对于水（W）增塑后的TPS-W分别下降了56.2%和54.6%,并三个月后没有出现回生现象。在透光性测试中,TPS-CHCl-Gly和TPS-CHCl-TU在660 nm的透光率相较于TPS-W提高了82.4%和63.7%,并且TPS-CHCl-TU在280 nm的透光率为0表现出一定的紫外线阻隔性。TPS-CHCl-TU和TPS-CHCl-Gly的拉伸强度分别提高到3.0 MPa和2.9 MPa,断裂伸长率分别提高到26.7%和24.6%。CHCl-Gly和CHCl-TU均提高了TPS的表面亲水性、溶解度、热稳定性及降解速度。在阻燃性能测试中,TPS-CHCl-TU的极限氧指数（LOI）为31.4,UL-94达V-0等级,峰值热释放速率（p HRR）相较于TPS-Gly下降幅度达29.2%,TPS-CHCl-TU的炭层更加致密。CHCl-TU和CHCl-Gly作为增塑剂增塑淀粉操作简单、力学性能等综合性能得到提升,相较于传统增塑剂优势显著。2、制备价廉及可快速降解的PBAT复合材料是环境保护和生产发展的需要。采用DESs增塑的淀粉作为PBAT的填料制备的复合材料实现了机械性能的增强、透光性的提升及降解速度的加快。在CHCl-Gly和CHCl-TU作为PBAT/淀粉增塑剂的情况下,PBAT/Starch/CHCl-Gly和PBAT/Starch/CHCl-TU的拉伸强度从6.7 MPa提高至7.9 MPa和7.8 MPa,断裂伸长率从125.5%提高至335.6%和291.1%;在660 nm处的透光率从28.9%提高至56.9%和53.8%;在接触角测试中,材料的水接触角从71°降低至54°和48°;吸水率从8.8%提高至23.6%和27.5%。模拟堆肥降解测试显示了CHCl-Gly和CHCl-TU的添加加快了PBAT/淀粉复合材料的降解速度。DESs的引入为材料的增塑以及PBAT复合材料的制备指引了新思路。3、为了进一步提升PBAT/淀粉复合材料的机械性能和降解性能,将PBAT/淀粉复合材料作为外层及热塑性淀粉作为内层制备了三层结构的复合膜材料。三层复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率随着TPS层厚度的增加而降低,其中PTP-8的拉伸强度和断裂伸长率为11.8 MPa和469%相较于PTP-0的15.8 MPa和648%;同时薄膜的降解速率加快,45天后PTP-8的降解率达到72.1%相较于PTP-0的19.3%;结晶和形貌观察表现出相同的规律。这对加快PBAT复合材料的降解以及减少环境污染型材料的制备具有重要意义。
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