Kun kiaj degradeblaj polimeroj oni povas miksi PBAT?

Polibutilena tereftalato (PBAT) estas nova tipo de plene biodiserigebla alifata-aroma kopoliestero kun ĉensegmentoj, kiuj kombinas la flekseblecon de longĉenaj alifataj hidrokarbonoj kun la rigideco de aromaj ringoj, donante al ĝi bonegan flekseblecon. Rezulte, PBAT fariĝis unu el la plej aktivaj biodiserigeblaj materialoj en esplorado pri biodiserigeblaj plastoj kaj bonaj merkataj aplikoj. Tamen, la ĉeesto de aromaj PBT-ĉensegmentoj en la molekula ĉeno rezultigas relative malrapidan degradiĝan rapidecon. Ĝi ankaŭ havas malaltan kristalecon kaj altan viskozecon, kio igas ĝin tre sentema al adhero. Krome, la materialo estas relative multekosta, plue limigante ĝian merkatan disvolviĝon kaj aplikon. Tial, por redukti la koston kaj akiri alt-efikecajn biodiserigeblajn plastojn, la modifo de PBAT devas esti studata. Miksi PBAT kun biodiserigeblaj polimeroj estas pruvita metodo de modifo, kiu povas plibonigi aliajn ecojn sen influi la degradeblecon de PBAT, kaj iuj biodiserigeblaj polimeroj ankaŭ povas plibonigi la degradiĝan rapidecon de PBAT.

-PBAT miksita kun PLA-

Polilakta acido (PLA), unu el la plej esplorataj kaj komerce sukcesaj biodiserigeblaj materialoj, havas bonegajn brilajn kaj barajn ecojn, sed ankaŭ havas la malavantaĝojn esti malmola kaj malpli fortika, mankante flekseblecon kaj elastecon. Tial, la miksado de alt-fortika PBAT kun PLA povas ne nur plibonigi la fortecon de PLA, sed ankaŭ akceli la putriĝrapidecon de PBAT.

Oni trovis, ke la aldono de PLA signife plibonigas la streĉreziston de la miksaĵo sen influi la kristalajn ecojn de PBAT; kaj ke la pliigita fandviskozeco plibonigas la stabilecon de PBAT-filmoj dum prilaborado kaj formado.

Ĉar PBAT kaj PLA estas nekongruaj sistemoj, pli da esplorado nuntempe baziĝas sur plibonigo de la kongrueco inter la du, rezultante en miksaĵoj kun pli bonaj mekanikaj ecoj. Ekzemple, la enkorpigo de glicidila metakrilato (GMA) je masa frakcio de 3% ĝis 5% povas pliigi la frapforton de PLA/PBAT-miksaĵoj al 26.5% kaj 51.7%, samtempe plibonigante la disperson de PBAT en PLA. Krome, la aldono de ĉenplilongigilo povas signife redukti la interfacan streĉitecon inter la du, kio multe plibonigas la duktilecon de PBAT/PLA-filmoj; la aldono de multfunkcia grupa plastigilo kaj kondensilo povas produkti bonan kapacitancon kaj plastigan efikon sur PBAT/PLA-miksaĵoj, samtempe plibonigante la prilaborajn ecojn.

-PBAT miksita kun PPC-

Polipropilena karbonato (PPC) estasekologie amika plastofarita per alterna kopolimerizado de industria rubaĵo karbondioksido kaj propilena oksido, kiu havas degradeblecon kaj bonegan reziston al permeablo. Tamen, ĝi estas amorfa materialo, la vitra transira temperaturo estas nur 30-40 °C, kaj estas malalttemperatura forteco, alttemperatura dimensia stabileco estas malbona, malfacilaĵoj pri filmformado kaj aliaj malavantaĝoj. La miksado de PPC kun PBAT ne nur plibonigas la prilaborkapablon de PPC, sed ankaŭ provizas al PBAT pli bonegan ĝeneralan rendimenton, kaj la rezulta kompozita materialo havos grandan disvolviĝan spacon en forĵeteblaj manĝaĵpakaĵoj, medicinaj materialoj, ktp.

Ĉar la PPC-frakcio estas amorfa en la miksita sistemo, la mikrokristala grandeco de la PBAT/PPC-kompozita filmo estas reduktita; la enkorpigo de PPC multe plibonigas la streĉreziston kaj gasajn barelojn de la kompozita filmo, samtempe certigante la biodegradeblecon de la matrico. Krome, la ĉeesto de PPC kaj PBAT efike plibonigas la termikan stabilecon, kristalecon kaj mekanikajn ecojn de la miksaĵoj; kiam nur 10% da PPC laŭ maso ĉeestas, la kristaliĝa temperaturo de la miksaĵoj pliiĝas de 37.5 °C ĝis 66.8 °C, kio faciligas la blovitan filmforman procezon.

Ĉar PBAT estas kristala polimero kaj havas grandan polusan molekulan ĉenon, ĝi ankaŭ havas kongruecajn problemojn kun PPC. La enkonduko de la ĉenplilongigilo trifenilmetano-triizocianato rezultigis signifan pliiĝon de la streĉa kaj ŝirrezista forto de la PBAT/PPC-filmo en kaj la longitudaj kaj transversaj direktoj; la enkonduko de la malferma agento monoglicerida stearato ankaŭ plibonigis la stabilecon de la filmo dum blovado. Krome, la aldono de la plenigaĵo etilena metilakrilato - glicidila metakrilato (EMA-GMA) al la miksaĵo de PPC kaj PBAT ne nur plibonigas la prilaboran stabilecon kaj kvaliton de la blovita filmo, sed ankaŭ efike plibonigas ĝiajn mekanikajn ecojn, oksigenan baron kaj UV-ŝirmajn ecojn.

-PBAT miksita kun PBS-

Polibutilena sukcinato (PBS) havas la plej bonan prilaboran rendimenton inter ekzistantaj biodiserigeblaj plastoj, kun bonegaj mekanikaj ecoj; tamen, ĝia malalta viskozeco kondukas al malbona fandforto, kiu ne favoras prilaboradon per blovado aŭ fandado, kaj la produktoj havas certan fragilecon. Tial, uzante PBAT kaj PBS-modifitajn miksaĵojn, la avantaĝoj de ambaŭ povas esti kombinitaj por kompensi la difektojn, kaj la faritaj produktoj povas esti uzataj en pakado, manĝilaro, agrikulturaj filmoj, biomedicinaj materialoj kaj aliaj kampoj.

Ĝenerale, la enhavo de PBS en PBAT/PBS-miksaĵoj ne devus esti tro alta, ĉirkaŭ 25% estas taŭga. Oni trovis, ke PBAT/PBS-miksaĵoj montras altan streĉmodulon kaj altan plilongiĝon ĉe rompiĝo kiam la masa frakcio de PBS estas 25%; kiam la PBS-enhavo estas tro alta, la produktoj montras fortan fragilecon.

-PBAT miksita kun PHBV-

Poli(pentila hidroksibutirato) (PHBV) estas biomaterialo farita el naturaj renovigeblaj materialoj, sintezita per fermentado kun karbona fonto kaj energio stokita en mikroorganismoj, kiu havas bonan biodegradeblecon kaj biokongruecon; tamen, ĝi ankaŭ havas malavantaĝojn kiel malbonan termikan stabilecon kaj malbonajn kristaliĝajn ecojn. Tial, miksado de ĝi kun PBAT povas plibonigi la kristalajn ecojn de PHBV kaj plifortigi la prilaborajn kaj aplikajn ecojn de la materialo.

La miksaĵo de PHBV kaj PBAT montras pli bonan prilaboreblecon kaj filmajn ecojn; kaj la mekanikaj ecoj de la filmo konformas al tiuj de komercaj manĝaĵpakaĵaj filmoj, kun deformoj ĝis 750% ĉe rompiĝo.

-PBAT miksita kun PGA-

Poliglikola acido (PGA) havas similan molekulan strukturon kaj funkciajn karakterizaĵojn kiel PLA, sed ĝi havas pli bonegajn degradiĝajn kaj barajn ecojn; ne nur la kosto de la kruda materialo estas malalta, sed ĝi ankaŭ havas la avantaĝojn de alta streĉrezisto kaj alta varmodeklina temperaturo. Tial, la elekto de PGA por PBAT-miksada modifo havas grandan potencialon por apliko en la kampo de unu-uzaj produktoj kiel varmorezistaj manĝilaroj, biodiserigeblaj filmsakoj kaj baraj pakaĵoj.

Oni trovis, ke PBAT/PGA-kompozitoj kun PGA-masa frakcio de 20% havas streĉreziston de 25 MPa kaj plilongiĝon ĉe rompiĝo de pli ol 600%, kio povas esti uzata por fari filmproduktojn; PBAT/PGA-kompozitoj kun PGA-masa frakcio de 80% havas varmodeklinan temperaturon de 120 °C, samtempe plibonigante la durecon, kio povas esti uzata por fari unuuzajn manĝilarojn; dume, la aldono de PGA povas signife plibonigi la akvavaporan barilfunkcion de PBAT/PGA-kompozitaj filmoj.

Simile al PLA, la kongrueco inter PGA kaj PBAT estas malbona, do taŭgaj kongruigantoj devas esti elektitaj por plibonigi la disperson de la sistemo. Ekzemple, 4,4′-ilidenebis(izocianatofenilo) (MDI) povas esti uzata por surloke kapacitati PBAT/PGA-kompozitojn. La sukcesa reakcio kun MDI rezultigis signifan pliiĝon en la interfaca adhero de la miksaĵoj kaj signifan pliiĝon en fraka forto de 9.0 kJ/m² ĝis 22.2 kJ/m²; kaj redukton en kristalineco kaj sfera kristala grandeco, kio kontribuis al la plibonigita dureco de la kompozitoj kaj ilia termika stabileco.

-PBAT miksita kun PVB-

Polivinilbutiralo (PVB) estas la produkto de la acido-katalizita kondensiĝo de polivinilalkoholo kaj n-butiraldehido, kun certa kvanto da plastiga substanco en siaj reciklitaj restaĵoj. Pro sia molekula strukturo, PVB estas dotita per kombinaĵo de alta streĉrezisto, fraprezisto, alta travidebleco, fleksebleco kaj degradebleco. Kiel reciklita materialo, PVB estas havebla en grandaj kvantoj kaj je malaltaj prezoj, do ĝia elekto kiel modifita materialo havas grandajn evoluajn avantaĝojn. La malalta koncentriĝo de PVB pliigas la kristaliĝan temperaturon de PBAT; la kongrueco kaj mekanikaj ecoj de PBAT/PVB estas plibonigitaj per la kuna ago de la kondensatorjonomero kaj PVB.