Page 103 - 《精细化工》2023年第6期

第 40 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.40, No.6
20 23 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2023

功能材料
功能化纳米纤维素复合 PLA/PBAT

薄膜的制备及性能

黄 睿 1,5 ，李小全 1,5 ，卞福萍 1,5 ，张恒通 1,4 ，林树东 1,2,3,4,5*

（1. 中国科学院广州化学研究所，广东 广州 510650；2. 广东省电子有机聚合物材料重点实验室，广东
广州 510650；3. 中国科学院新型特种精细化学品工程实验室，广东 广州 510650；4. 国科广化韶关新
材料研究院，广东 韶关 512400；5. 中国科学院大学，北京 101408）

摘要：以 γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）为改性剂对纤维素纳米纤维（CNF）进行功能化改性，并用聚丙二
醇（PPG）对改性后的 CNF 进行包覆，制备了 CNF-PPG 纳米粒子。将其作为填料加到聚乳酸（PLA）/聚己二
酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）聚合物基体中，用溶液浇铸法制备了 PLA/PBAT/CNF-PPG 复合薄膜。通过 FTIR、
XPS、SEM、DSC、TG 对薄膜进行了表征，探讨了 PLA 与 PBAT 的质量比及 CNF-PPG 纳米粒子的添加量对复
合薄膜机械强度、热稳定性、阻隔性能的影响。结果表明，PLA/PBAT 薄膜比纯 PLA 薄膜具有更高的韧性和热
稳定性；当 m(PLA)∶m(PBAT)=90∶10、CNF-PPG 纳米粒子用量（以 PLA 和 PBAT 的质量为基准，下同）为
10%时，PLA/PBAT/CNF-PPG(90/10/10)复合薄膜的拉伸强度达到(33.38±0.64) MPa，断裂伸长率为 39.97%±
0.67%；复合薄膜最终降解温度从纯 PLA 膜的 394 ℃提高到 435 ℃；复合薄膜的水蒸气和氧气透过系数分别为
2
2
3
4.98×10 –14 g·cm/(cm ·s·Pa)和 8.86×10 −14 cm ·cm/(cm ·s·Pa)，与纯 PLA 膜相比，分别降低了 33.6%和 23.5%。
关键词：聚乳酸；聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯；纤维素纳米纤维；聚丙二醇；复合薄膜；功能材料
中图分类号：TB332 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2023) 06-1253-11 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Preparation and properties of functionalized
nanocellulose PLA/PBAT composite films

1,5
1,5
1,5
1,4
HUANG Rui , LI Xiaoquan , BIAN Fuping , ZHANG Hengtong , LIN Shudong 1,2,3,4,5*
（1. Guangzhou Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, Guangdong, China; 2. Guangdong
Provincial Key Laboratory of Organic Polymer Materials for Electronics, Guangzhou 510650, Guangdong, China; 3. CAS
Engineering Laboratory for Special Fine Chemicals, Guangzhou 510650, Guangdong, China; 4. CASH GCC Shaoguan
Research Institute of Advanced Materials, Shaoguan 512400, Guangdong, China; 5. University of Chinese Academy of
Sciences, Beijing 101408, China）
Abstract: Cellulose nanofibers (CNF)-polypropylene glycol (PPG) nanoparticles were prepared via PPG
coat coating CNF functionalized with γ-aminopropyltriethoxysilane (KH550), and used as fillers to
polylactic acid (PLA)/poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) polymer matrix for synthesis of
PLA/PBAT/CNF-PPG composite films via solution casting method. The composite films obtained were
then characterized by FTIR, XPS, SEM, DSC and TG, followed by investigation on the effects of mass ratio
of PLA to PBAT and content of CNF-PPG nanoparticles on the mechanical strength, thermal stability and
barrier properties of the films. The results showed that the PLA/PBAT film displayed enhanced toughness
and thermal stability in comparison to the pure PLA film. Under the conditions of m(PLA)∶m(PBAT)=
90∶10, addition amount (based on the mass of PLA and PBAT, the same below) of CNF-PPG nanoparticles
of 10%, the tensile strength and elongation at break of the prepared composite film PLA/PBAT/CNF-

收稿日期：2022-08-24; 定用日期：2022-11-10; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220786
基金项目：广东省自然科学基金面上项目（2021A1515012334）
作者简介：黄 睿（1997—），男，硕士生。联系人：林树东（1980—），男，研究员，博士生导师，E-mail：linsd@gic.ac.cn。