Page 109 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 黄 睿，等: 功能化纳米纤维素复合 PLA/PBAT 薄膜的制备及性能
薄膜在 800 nm 时，透光率均高于 35%，这与 CNF
在基体中的均匀分散有关。此外，所有 PLA/PBAT
薄膜紫外光透过率在波长 400 nm 范围内均低于
25%，这源于 PBAT 中的苯、苯甲酸、苯甲酸甲酯
等结构含有 π 电子，并且 PBAT 中的羰基对紫外吸
收也产生一定影响，酯键中的羰基通过电子离域耗
散实现对紫外光的吸收 [29] 。
2.5 复合薄膜的机械性能分析
图 8 为不同质量比的 PLA/PBAT、PLA/PBAT/
CNF、PLA/PBAT/CNF-KH550 和 PLA/PBAT/CNF-
PPG 复合薄膜的机械性能。
图 8 不同质量比 PLA/PBAT（a）和 PLA/PBAT/CNF、
PLA/PBAT/CNF-KH550、PLA/PBAT/CNF-PPG 复
合薄膜（b）的应力-应变曲线
Fig. 8 Stress-strain curves of PLA/PBAT films with
different mass ratios (a) and PLA/PBAT/CNF,
PLA/PBAT/CNF-KH550, PLA/PBAT/CNF-PPG
composite films (b)
不同质量比的 PLA/PBAT、PLA/PBAT/CNF、
PLA/PBAT/CNF-KH550 和 PLA/PBAT/CNF-PPG 复合
薄膜的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量测定结果
如表 2 所示。可以看出，随着 PBAT 含量的增加，
复合薄膜的拉伸强度呈下降趋势；从 PLA 的(38.34±
1.83) MPa 降到 PLA/PBAT(85/15)的(24.81±0.49) MPa，
断裂伸长率从 7.19%±0.25%增加到 29.91%±0.38%。这
是因为，PBAT 具有较好的延展性，能够增强薄膜的
韧性。但 PBAT 和 PLA 基体相容性较差，在应力作用
下 PBAT 起到应力集中的作用，因此，薄膜拉伸强度
下降。PLA/PBAT/CNF 复合薄膜较未添加 CNF 的
·1259·
PLA/PBAT(90/10)薄膜拉伸强度提高 8.26%，但由于
CNF 自身氢键作用，在 PLA/PBAT 基体中容易发生聚
集，无法均匀分散，因此，与 PLA/PBAT 薄膜的断裂
伸长率相比有所降低。CNF 经 KH550 改性后，其疏
水 性得到提升 ，能够在基 体中均匀分 散，促 使
PLA/PBAT/CNF-KH550 复合薄膜断裂伸长率较
PLA/PBAT/CNF 复合薄膜提高 19.91%。此外，随着薄
膜中 CNF-PPG 添加量的增加，PLA/PBAT/CNF-PPG
复合薄膜断裂伸长率增大，当 CNF-PPG 添加量为 10%
时，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%，相较于 PLA/PBAT(90/10)
薄膜，分别提高了 12.13%和 119.49%。这主要得益于
CNF-PPG 作为填料，在薄膜中发挥“增容增强”的作
用，PPG 作为增容剂有效地改善了 PLA 和 PBAT 间的
界面相容性，使两相界面间黏附得更紧密，因此，薄
膜的断裂伸长率得到极大改善，而 CNF 作为增强材料，
在 PPG 的包覆下均匀地分散在 PLA/PBAT 基体中，有效
地提升了薄膜的拉伸强度。这种增强增韧机理和其他体
系的研究结果一致 [30-31] 。
表 2 不同质量比 PLA/PBAT、PLA/PBAT/CNF、PLA/PBAT/
CNF-KH550、PLA/PBAT/CNF-PPG 复合薄膜的机
械性能
Table 2 Mechanical properties of PLA/PBAT films with
different mass ratios and PLA/PBAT/CNF, PLA/
PBAT/CNF-KH550 and PLA/PBAT/CNF-PPG
composite films
拉伸强度/ 断裂伸长率/ 弹性模量/
薄膜样品
MPa % GPa
PLA 38.34±1.83 7.19±0.25 5.97±0.28
PLA/PBAT(95/5) 33.14±1.61 12.28±0.37 4.57±0.49
PLA/PBAT(90/10) 29.77±1.24 18.21±0.54 3.89±0.11
PLA/PBAT(85/15) 24.81±0.49 29.91±0.38 4.23±0.56
PLA/PBAT/CNF (90/10/10) 32.23±0.88 17.28±0.21 4.36±0.42
PLA/PBAT/CNF-KH550 31.16±1.54 20.72±0.77 4.45±0.83
(90/10/10)
PLA/PBAT/CNF-PPG 31.36±0.92 22.27±0.45 5.88±1.36
(90/10/2)
PLA/PBAT/CNF-PPG 34.71±1.38 28.31±0.34 5.78±1.13
(90/10/5)
PLA/PBAT/CNF-PPG 33.38±0.64 39.97±0.67 5.11±0.39
(90/10/10)
2.6 复合薄膜的热稳定性能分析
通过差示扫描量热法对 PLA/PBAT 复合薄膜的
热稳定性进行分析，结果如图 9 所示，表 3 总结了
薄膜的玻璃化转变温度（T g ）、冷结晶温度（T cc ）、
熔融温度（T m ）、冷结晶焓（ΔH cc ）、熔融焓（ΔH m ）
和结晶度（X c ）。
从图 9 中可以看出，纯 PLA 薄膜的玻璃化转变