聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)生物降解膜的制备及性质研究

摘要

聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)是最近几年新兴起的生物可降解的合成高分子材料，具有良好的加工性能，但其成本偏高，无法满足市场的要求。若想将其应用于生活领域，则需要针对它的结构和性能特点对其加工改性，本文研究了PBAT的两种共混体系：(1)PBAT和马来酸酐接枝的热塑性淀粉(MTPS)共混体系吹塑薄膜；(2)PBAT和聚亚丙基碳酸酯(PPC)共混体系吹塑薄膜。论文的主要内容和结论如下：
　　以马来酸酐(MA)作为增容剂和热塑性淀粉(TPS)通过反应共混挤出获得MTPS。PBAT分别与TPS或MTPS通过反应挤出制备PBAT/TPS和PBAT/MTPS膜。红外光谱研究表明马来酸酐作为增容剂能够促进淀粉与PBAT发生酯交换反应。差示扫描量热法测量表明，PBAT的玻璃化转变温度(Tg)随着MTPS含量增加而升高。然而，PBAT的结晶度下降，这和广角X射线衍射分析一致。此外，PBAT/MTPS共混物熔体的弹性和粘性增加了，有利于挤出共混吹塑薄膜。扫描电镜观察MTPS颗粒在PBAT基质中更好的分散，可能导致PBAT/MTPS有较高的拉伸强度和断裂伸长率。与PBAT/TPS50/50膜相比，PBAT/MTPS膜的拉伸强度和断裂伸长率分别增加了6.2MPa和281％。最后，PBAT/MTPS膜的接触角测试表明，膜的疏水性有所降低。
　　通过挤出共混和吹膜技术制备PBAT/PPC可生物降解薄膜。研究了PBAT/PPC膜的相容性、热行为、相形态、结晶尺寸、力学性能、阻隔性能和生物降解性能。示差扫描量热结果显示，PPC的玻璃化转变温度(Tg)比纯PPC增加了13℃。热失重测量结果表明，随PPC含量的增加PBAT/PPC混合物热稳定性降低。广角X射线衍射分析证明，PBAT的结晶度和微晶尺寸降低。从形态学观察分析，当PPC含量从10%增加到30%时，PPC均匀的分散在PBAT基质中，当含量达到50%时，PBAT/PPC共混物形成双连续相。由力学性质结果可知，PBAT/PPC膜的纵向和横向拉伸强度分别从28MPa和25MPa增加到41MPa和40MPa；然而，断裂伸长率显著降低。PBAT/PPC膜的氧气，氮气和二氧化碳的渗透系数连续降低。土埋降解实验的扫描电镜图片和质量损失结果表明PBAT/PPC膜有生物降解行为。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 生物降解高分子材料的概况

1.3 聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)的简介

1.4 热塑性淀粉(TPS)的研究进展

1.5 聚亚丙基碳酸酯(PPC)的简介

1.6 本论文的工作目的

第二章 聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)/马来酸酐接枝的热塑性淀粉(MTPS)共混挤出吹膜性能的研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 聚对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇酯(PBAT)/聚亚丙基碳酸酯(PPC)生物降解薄膜的制备及性质的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果