Page 112 - 《精细化工》2023年第6期

·1262· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

2.8 复合薄膜的阻隔性分析 存在的孔隙减少。其中，PLA/PBAT/CNF-PPG (90/10/
图 12 为不同质量比 PLA/PBAT 薄膜和 PLA/ 10)复合薄膜的水蒸气和氧气透过系数分别为 4.98×
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PBAT/CNF 、 PLA/PBAT/CNF-KH550 、 PLA/PBAT/ 10 g·cm/(cm ·s·Pa)和 8.86×10 −14 cm ·cm/(cm ·s·Pa)，
CNF-PPG 复合薄膜的水蒸气和氧气透过系数。 与纯 PLA 相比，分别降低了 33.6%和 23.5%。

3 结论
（1）采用溶液浇铸法制备了不同质量比的
PLA/PBAT 薄膜以及 PLA/PBAT/CNF、PLA/PBAT/
CNF-PPG 复合薄膜。PLA 与 PBAT 共混后，脆性降
低，韧性得到了极大提升。并且所有薄膜的 T end 均
高于 400 ℃；紫外光透过率在波长 400 nm 范围内
均低于 25%。因此，具备较高的热稳定性和紫外光
屏蔽性能。
（2）通过接枝与吸附相结合的方式，采用硅烷
偶联剂 KH550 对 CNF 进行接枝，再用 PPG 包覆，
制备了一种纳米填料 CNF-PPG。这种改性方法有效
改善了 CNF 表面的极性，使 CNF 的疏水性和分散
性得到提升。并且作为增容剂的 PPG，使 PLA、PBAT
基体间的相容性显著增强，相分离程度大幅降低。
（3）当 m(PLA)∶m(PBAT)=90∶10 时，将添加
量为 10%的 CNF-PPG 纳米填料添加到 PLA/PBAT
薄膜中，得到的 PLA/PBAT/CNF-PPG(90/10/10)复合
薄膜在机械、热稳定、阻隔方面均表现出优异的性

能。其中，拉伸强度和断裂伸长率分别达到(33.38±
图 12 不同质量比 PLA/PBAT 薄膜的水蒸气和氧气透过
系数（ a ）； PLA/PBAT/CNF 、 PLA/PBAT/CNF- 0.64) MPa 和 39.97%±0.67%；T end 为 435 ℃；水蒸气
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KH550、PLA/PBAT/CNF-PPG 复合薄膜的水蒸气 和氧气透过系数分别达到 4.98×10 g·cm/(cm ·s·Pa)
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和氧气的透过系数（b） 和 8.86×10 −14 cm ·cm/(cm ·s·Pa)。
Fig. 12 Water vapor and oxygen permeability coefficients 因此，本研究制备的 PLA/PBAT/CNF-PPG 复合
of PLA/PBAT films with different mass ratios (a)
and PLA/PBAT/CNF, PLA/PBAT/CNF-KH550, 薄膜是一种机械性能优异、具有良好热稳定性和阻隔
PLA/PBAT/CNF-PPG composite films (b) 性能的薄膜，在未来包装领域具有广阔的应用前景。

从图 12a、b 中可以看出，PLA 薄膜的水蒸气透 参考文献：
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过系数为 7.50×10 –14 g·cm/(cm ·s·Pa)，氧气透过系数 [1] MANGARAI S, GOSWAMI T K, MAHAJAN P V. Applications of
2
3
为 1.158×10 −13 cm ·cm/(cm ·s·Pa)；随着 PBAT 在基 plastic films for modified atmosphere packaging of fruits and
vegetables: A review[J]. Food Engineering Reviews, 2009, 1(2): 133-
体中用量的提高，PLA/PBAT(85/15)的水蒸气透过系
158.
2
数增加到 1.051×10 –13 g·cm/(cm ·s·Pa)，氧气透过系 [2] SCAFFARO R, MAIO A, SUTERA F, et al. Degradation and
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数增加到 2.126×10 −13 cm ·cm/(cm ·s·Pa)，这主要因 recycling of films based on biodegradable polymers: A short
review[J]. Polymers, 2019, 11(4): 651.
为 PLA 和 PBAT 两者相容性随着 PBAT 用量增加而 [3] WANG X, PENG S X, CHEN H, et al. Mechanical properties,
变差，薄膜内部可能存在孔隙，因此，水蒸气和氧 rheological behaviors, and phase morphologies of high-toughness
气透过量增加 [35] 。随着 CNF 引入 PLA/PBAT 薄膜， PLA/PBAT blends by in-situ reactive compatibilization[J].
Composites, Part B: Engineering, 2019, 173: 107028.
水蒸气和氧气透过系数有所下降，这是因为 CNF [4] SHANKAR S, RHIM J W, WON K. Preparation of poly(lactide)/
具有良好的阻隔性能，能够减少氧气和水蒸气的 lignin/silver nanoparticles composite films with UV light barrier and
antibacterial properties[J]. International Journal of Biological
[36]
渗透 。经 KH550 改性后的 CNF 由于其在基体中
Macromolecules, 2018, 107: 1724-1731.
的分散性得到提升，因此，水蒸气和氧气透过系数 [5] ELSAWY M A, KIM K H, PARK J W, et al. Hydrolytic degradation
进一步降低。而 CNF-PPG 作为填料加入到 PLA/ of polylactic acid (PLA) and its composites[J]. Renewable &
Sustainable Energy Reviews, 2017, 79: 1346-1352.
PBAT 基体后，随着 CNF-PPG 用量的增加，PLA 和 [6] MEEREBOER K W, MISRA M, MOHANTY A K. Review of
PBAT 两相间相分离程度明显降低，聚合物基体中 recent advances in the biodegradability of polyhydroxyalkanoate