Page 210 - 《精细化工》2023年第3期

·666· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

section. The fiber strength of BA8 was increased from 0.25 cN/dtex of BA0 to 0.33 cN/dtex.
Key words: poly(butylene adipate/terephthalate); polylactic acid; polylactic acid-graft-glycidyl methacrylate;
compatibilizer; crystallization kinetics; rubber and plastics auxiliaries

近年来，全球气候及环境恶化趋势仍在继续， 本文采用过氧化二异丙苯（DCP）作为交联剂
各国针对环境保护的政策方针进一步加强。研发及 制备出 PLA-g-GMA 接枝物，对比了不同 GMA 质
使用绿色环保的材料替代传统难以降解、对环境污 量分数下接枝物的接枝率差异，并将该接枝物作为
染大的材料成为大势所趋。2020 年 1 月，中国颁发 PBAT/PLA 共混体系相容剂制备出共混物，研究了
了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，规划在 PLA-g-GMA 对 PBAT/PLA 共混物结晶性能的影响。
未来几年内逐步禁止生产、使用一次性塑料制品。 此外，通过熔融纺丝法成功制备出 PBAT/PLA 共混
2021 年，欧盟国家也开始提高对不可降解塑料制品 纤维，探究了该相容剂对 PBAT/PLA 纤维力学性能
的税收。国家政策的强化使得可降解材料的市场需 的影响。为进一步制备出综合性能良好的 PBAT/ PLA
求进一步扩大，国内外厂家投产规模不断提高。目 共混材料提供参考。
前，聚乳酸（PLA）和聚(对苯二甲酸/己二酸丁二酯)
[1]
（PBAT）是较为常见的两种可生物降解材料 。 1 实验部分
PBAT 作为芳香族-脂肪族共聚酯，既拥有良好
的物理机械性能，也有优异的可生物降解性 [2-6] 。 1.1 原料与仪器
PLA（6252D，熔点为 155~170 ℃，熔融指数
PLA 结晶度高、力学性能好，且原料来源广泛，在
微生物环境中具有良好的降解性 [7-10] 。将 PBAT 与 70 g/10 min），Natureworks 公司；PBAT（A400，熔
点为 115~125 ℃，熔融指数 4.0 g/10 min），珠海万
PLA 共混，能弥补 PBAT 强度不足和 PLA 室温下呈
脆性 [11] 的缺点，实现性能互补，得到使用性能良好 通化工有限公司；GMA〔工业品，质量分数为 99%，
3
的可生物降解材料 [12-14] 。PBAT 与 PLA 本身相容性 相对分子质量 142.15，密度 1.025 g/cm （20 ℃）〕，
广州远达新材料有限公司；DCP〔Perkadox 14s-fl，
较差，其共混体系在 PBAT 质量分数超过 40%时会 3
出现明显的相分离，从而导致材料力学性能下降 [15] 。 相对分子质量 338.5，密度 1.08 g/cm （20 ℃）〕，阿
克苏诺贝尔化学公司。
因此，在 PBAT 与 PLA 共混时需加入一定量相容剂
RTOI-55/20 型转矩流变仪，广州普同实验分析
以改善两者相容性。其中，使用较多的是能与两种
原料反应的反应型相容剂，如：聚乳酸-马来酸酐接 仪器有限公司；Polylab OS PTW 16/40 型双螺杆挤
枝物（PLA-g-MAH）、不饱和酯类（DT）、环氧化 出机，德国热电卡尔斯鲁赫有限公司；VERTEX 70
合物（REC）、过氧化合物、异氰酸酯（MDI）以及 型傅里叶变换红外光谱仪、AVANCE Ⅲ HD 600
扩链剂（如 Lubtop、ADR-4368 等 [16-19] ）。但研究表 MHz 核磁共振波谱仪，德国布鲁克公司；DSC 204 F1
明，马来酸酐接枝物存在异味，且对材料光学性能 Phoenix 型差式扫描量热仪，德国耐驰仪器公司；Nova
存在影响 [20] 。而各种扩链剂虽对 PBAT/PLA 体系具 NanoSEM 430 型扫描电子显微镜，荷兰 FEI 公司；
有良好的改性效果，但会降低其生物可降解性，不 HDF-6A 型熔融纺丝实验机，山东龙口华大塑业有限
利于材料后续废弃处理 [16] 。 公司；YG021D 型单纱强力机，常州第二纺织仪器厂。
目前，PLA 和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA） 1.2 PLA-g-GMA 的制备与纯化
接枝物 PLA-g-GMA 是常用的一种 PLA 共混材料相 采用转矩流变仪制备 PLA-g-GMA 接枝物，其
容剂，侧链 GMA 上的环氧基团活性较高，可提高 反应式如下所示。各原料配比如表 1 所示，其中，
PLA 与其他材料的相容性。例如：接枝物的加入可 DCP 加入量为 PLA 与 GMA 总质量的 0.8%。以 G-5
使 PLA 与聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）共混材料的强 制备为例，先将 0.4 g DCP 溶解于 2.5 g GMA 中，
度提高，热稳定性增加 [21] 。在 PLA/杨木粉复合材料 再与 47.5 g PLA 进行预混，使之包覆在 PLA 颗粒上，
中加入 PLA-g-GMA 作为相容剂，可以有效改善两 随后一起加入转矩流变仪，工艺参数设定为：195 ℃，
者的相容性，使两相之间界面作用力增强，材料强 转子转速 50 r/min，混合时间 10 min。制备得到白
度比未添加时提高 3 倍，断裂孔洞减少 [22] 。 色块状的 PLA-g-GMA 接枝物。