硅酸盐填充聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯_聚乳酸生物降解薄膜的制备与性能.docxVIP

第39卷第9期

2023年9月

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Vol.39,No.9

Sept.2023

硅酸盐填充聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯/聚乳酸生物降解薄膜的制备与性能

马发行1，尚祖明2，俞利生2，王莹3，孙稚菁3，冷雪菲1，魏志勇1，桑琳3,4

（1.大连理工大学化工学院高分子科学与工程系，辽宁大连116024；2.康辉新材料科技有限公司，辽宁营口115200；

3.大连产品质量检验检测研究院有限公司，辽宁大连116630；4.大连理工大学汽车工程学院，辽宁大连116024）

摘要：采用熔融共混法通过双螺杆挤出机制备了不同种类硅酸盐填充聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸（PBAT/PLA）材料并吹塑成膜，分析了层状和管柱状结构的硅酸盐及添加量对复合塑料薄膜力学性能、热性能、加工性能及阻隔性能的影响。结果表明，加入一定量的硅酸盐后，材料的热性能维持稳定；另一方面，硅酸盐充当了树脂基体的成核剂，起到了异相成核作用，使PBAT/PLA的结晶度有所提升。当有机改性蒙脱土与白云母添加量为10%~20%、埃洛石纳米管添加量为10%时，复合薄膜的拉伸性能与撕裂强度得到明显提升。硅酸盐的加入对PBAT/PLA薄膜的阻隔性能具有明显的提升作用。总体而言，层状结构白云母硅酸盐填充PBAT/PLA薄膜综合性能提升效果较好，在绿色包装和生物降解农膜覆盖领域具有潜在的应用价值。

关键词：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯；硅酸盐；生物可降解材料；吹膜；阻隔性能

中图分类号：TQ320.721文献标识码：A文章编号：1000-7555（2023）09-0035-09

聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）是一种新型的生物可降解塑料，具有较好的柔韧性能及成膜特性，是理想的绿色环保包装覆膜材料。然而，PBAT存在拉伸与撕裂强度较差、水汽阻隔性能低等不足，制约了其在特定领域（如食品包装、地膜等）的商业化规模应用。另一方面，相比于传统石油基不可降解塑料，生物可降解塑料仍存在原材料成本偏高的问题。因此，如何改善PBAT材料特性，有效降低PBAT材料成本成为当前学者们关注的重要课题。已有较多文献报道证实，将一定比例的聚乳酸（PLA）通过共混改性与PBAT复合，既可增强PBAT薄膜强度，又可调控其降解性能[1,2]。

另一方面，将无机矿物填料填充到塑料中，可降低材料成本，并改善塑料体系的抗压、抗冲击、耐腐蚀等力学性能[3,4]。研究人员认为硅酸盐填充材料还能起到进一步提高阻隔性能的作用，这主要是由于分散在聚合物基体中的层状或管柱状结构的

硅酸盐能增加气体或水分子的曲折扩散路径，降低扩散效率，从而提升复合体系的阻隔性能[5,6]。因此，在PBAT体系中引入硅酸盐无机填料，对提升性能与降低成本具有重要意义。

目前，常见的硅酸盐有蒙脱土（MMT）[7]、高岭土（Kaolin）[8]、埃洛石（HNT）[9]、云母（Mica）[10]和水滑石（LDH）[11]等，其大多数为片状结构，一部分为管柱状结构。本文通过熔融插层法分别将层状（蒙脱土、白云母）与管柱状（埃洛石纳米管，HNT）结构的硅酸盐引入到可降解PBAT/PLA体系中，研究了不同种类及不同含量硅酸盐的填充对PBAT/PLA薄膜加工流变性能、力学性能、热性能及阻隔性能的影响，为可降解薄膜体系在绿色包装及生物降解地膜的应用提供基础数据。

1实验部分

1.1原料与仪器

doi:10.16865/ki.1000-7555.2023.0188

收稿日期：2022-11-14

基金项目：中国博士后科学基金资助项目（2021M700643）；营口市企业·博士双创计划项目（2021）；国家市场监督管理总局技术保障专项项目（2021YJ028）

通讯联系人：桑琳，主要从事可降解材料改性与制品加工技术研究，E-mail:sanglin@

36高分子材料科学与工程2023年

PBAT：牌号KHB21AP