生物可降解PBS聚酯合金的制备与性能调控

作者：姜英勇; 任亮^*; 任重; 李文博; 帅嘉欣; 张明耀^*; 张会轩

来源：材料导报, 2021, 35(22): 22151-22171.

• 聚丁二酸丁二醇酯
• 聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯
• 聚酯合金
• 生物可降解
• 增韧改性
• 加工性能

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)因具有完全的生物可降解性、无毒无害等优点成为了近年来研究的热点。但是由于PBS的结晶速率低、韧性较差等不足限制了其进一步深入与广泛的应用。本工作在不牺牲PBS生物可降解性的前提下,针对其韧性不足等缺点采用化学接枝与物理共混相结合的方法对PBS进行了增韧改性。采用聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)与经甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝改性后的PBS进行熔融共混制备了一系列具有高韧性的PBS聚酯合金,研究了PBS聚酯合金中PBAT含量对其微观结构、力学性能、热性能、结晶性能以及加工性能的影响。结果表明:随着PBAT含量的增加,聚酯合金受到外力作用时的剪切形变行为愈发明显,材料的断裂行为由脆性断裂转为韧性断裂;聚酯合金中PBAT含量为30%(质量分数,下同)时,综合性能最好。随着PBAT含量的增加,聚酯合金的结晶焓、熔融焓下降,结晶度逐渐降低,在合金中PBAT含量为50%时,聚酯合金的结晶度为29.51%,相比纯PBS下降了39%,同时PBAT的加入也使得合金的玻璃化转变温度下降。对材料的流变行为分析表明,在加入PBAT后聚酯合金的熔体强度得到了较大的提升,加工成型性能也得到了明显的改善。PBAT使PBS聚酯合金韧性得到了较大的提升,随着合金中PBAT含量的增加,材料的缺口冲击强度逐渐上升,拉伸强度逐渐下降,断裂伸长率先升高后降低。在PBAT含量为30%时,材料的断裂伸长率为687%,相比纯PBS提升了136%;缺口冲击强度在PBAT含量为50%时达到397 J/m,相比纯PBS增加了892.5%。同时将其与未进行接枝改性的PBS/PBAT合金的各项性能进行了对比,发现经过接枝改性后的PBS-g-GMA与PBAT的相容性得到了提升。

• 单位
  长春工业大学; 长春中医药大学附属医院