Page 181 - 《精细化工》2022年第3期
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第 3 期 刘天祎，等: 一种可降解 PBAT 复合材料相容剂的合成及应用 ·603·
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同时，为了有效验证滑石粉在不同助剂作用下 cm ·cm/(cm ·s·Pa)，约为样品 1 的 1.0%。这是由于
在 PBAT 中的分散情况，采用 EDS 对冲击断面进行 当 O 2 在薄膜中扩散时，由于气体分子在膜内的扩散
了元素分布分析，结果如图 8 所示。 过程与扩散路径有关，在基体内设置 O 2 分子的障碍
物可降低其扩散系数 [12] 。当 O 2 分子在 PBAT 中扩散
时，一方面 K-ADR 增加了 PBAT 的交联度可以降低
其扩散系数，另一方面解决了滑石粉在 PBAT 中的
分散问题。所以，可以在 PBAT 中构建完整的片层
屏障，增加了 O 2 在 PBAT 中扩散路径，O 2 阻隔性有
大幅提升。
3 结论
（1）以 ADR4370S 和 KH550 为原料制备了
1
K-ADR，并采用 FTIR、 HNMR 和 TG 对 K-ADR 的
结构进行了表征，结果表明，K-ADR 被成功制备，
产率为 98.4%。
（2）当滑石粉添加质量为体系质量的 40%时，
a—样品 2；b—样品 3；c—样品 4；d—样品 5
图 8 PBAT 复合材料冲击断面的 EDS 谱图 复合材料（样品 5）的拉伸强度、冲击强度和弯曲
Fig. 8 EDS spectra of impact section of PBAT composites 模量比样品 2 分别提高了 20.9%、9.9%和 58.0%；
并对样品冲击断面进行了 SEM 和 EDS 分析，结果
从图 8 可以看出，滑石粉的主要成分是水合偏
表明，加入 K-ADR 后，复合材料发生韧性断裂，说
硅酸镁，从元素 Mg 和 Si 分布情况进一步直观地佐
明滑石粉与 PBAT 的界面相容性得到明显改善，滑
证了 SEM 的分析。其中，图 8d 对应样品 5 里 Mg
石粉分散程度更加均匀。
和 Si 的分布情况相同，比其他组分样品分布得更为
（3）当 K-ADR 加入复合材料后，复合材料薄
均匀。进一步证实在 K-ADR 的作用下，滑石粉在
膜的气体阻隔性提高，其水蒸气透过系数为 5.70×
PBAT 中的分散性更好，这也是使材料力学性能提
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10 –12 g·cm/(cm ·s·Pa)、氧气透过系数为 3.17×10 –13
高的主要原因。
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cm ·cm/(cm ·s·Pa)，分别约为 PBAT 薄膜的 2.1%和
2.2.4 PBAT 复合材料的气体阻隔性
1.0%。
气体通过聚合物主要经历两个过程：一是气体
分子在聚合物基体表面的吸附和溶解，二是气体分 参考文献：
子在聚合物基体内的扩散 [24] 。样品 1 和样品 5 薄膜 [1] CARDOSO P H M, COUTINHO R R T P, DRUMMOND F R, et al.
的水蒸气透过系数（WVP）分别为 2.70×10 –10 和 Evaluation of printing parameters on porosity and mechanical
properties of 3D printed PLA/PBAT blend parts[J]. Macromolecular
2
–12
5.70×10 g·cm/(cm ·s·Pa)，样品 5 薄膜的 WVP 约 Symposia, 2020, 394(1): 1321-1335.
为样品 1 薄膜的 2.1%，与文献[24]相比有一定优势。 [2] PAVON C, ALDAS M, ROSA R H, et al. Improvement of PBAT
processability and mechanical performance by blending with pine
这是因为，当水蒸气在薄膜中扩散时，由于 K-ADR
resin derivatives for injection moulding rigid packaging with
和 PBAT 的端羧基反应，使水蒸气在 PBAT 复合材 enhanced hydrophobicity[J]. Polymers, 2020, 12(12): 2891-2902.
料薄膜表面的溶解度系数下降，从而降低其扩散到 [3] MARINA F C A, MATHIAS S, ANA R M. Toward greener
polymeric blends: Study of PBAT/thermoplastic whey protein
复合膜内部的水气；当水气向 PBAT 复合材料薄膜 isolate/beeswax blends[J]. Journal of Polymers and the Environment,
内部扩散时，聚合物中水分子的浓度够高且存在微 2019, 27(10): 2131-2143.
[4] FILIPE V F, IVANEI F P, MARIANO L S C, et al. Environmentally
孔时，水分子通常以二、三、四甚至五分子团簇的 friendly polymer composites based on PBAT reinforced with natural
形式迁移 [14] ，阻隔性的变化一方面取决于基体分子 fibers from the amazon forest[J]. Polymer Composites, 2019, 40(8):
3351-3360.
链的状态，K-ADR 可以增加 PBAT 的交联度，使其 [5] SHI V S, JONG W R. Effects of poly(butylene adipate-co-
达到一种支化交联的状态。另一方面取决于无机填 terephthalate) coating on the water resistant, mechanical, and
antibacterial properties of kraft paper[J]. Progress in Organic
料在基体内的分散情况，K-ADR 解决了基体中填料
Coatings, 2018, 123: 153-159.
的不均匀分散问题，同时填料滑石粉的层状结构有 [6] HUANG F F, WU L B, LI B G. Sulfonated biodegradable PBAT
copolyesters with improved gas barrier properties and excellent water
助于阻隔性的提升，水蒸气阻隔性有大幅提升。样
dispersibility: From synthesis to structure-property[J]. Polymer
品 1 薄膜的氧气透过系数（OP）为 3.10×10 –11 Degradation and Stability, 2020, 182: 109391-109403.
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cm ·cm/(cm ·s·Pa)。而样品 5 薄膜的 OP 为 3.17×10 –13 （下转第 632 页）
