中國粉體網(wǎng)訊 近年，國內(nèi)限塑令政策加碼，可降解塑料市場空間廣闊，PBAT（己二酸丁二醇酯和對(duì)苯二甲酸丁二醇酯的共聚物）作為應(yīng)用前景最好的可降解材料之一，兼具PBA和PBT的特性，既有較好的延展性和斷裂伸長率，又有較好的耐熱性和沖擊性能，可以滿足制品在包裝、購物袋、餐具、農(nóng)業(yè)地膜等方面的應(yīng)用。
PBAT圖源：宏盛化工
1、PBAT的發(fā)展優(yōu)勢
從性能上看，聚乳酸（PLA）、PBAT、聚羥基脂肪酸酯（PHA）等生物降解塑料性能接近普通塑料，為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件；從技術(shù)上看，PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術(shù)難以完全突破，限制產(chǎn)能釋放，而PBAT國內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國外，產(chǎn)能快速擴(kuò)張；從應(yīng)用上看，可降解塑料主要應(yīng)用在包裝、餐飲、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
目前全球PBAT產(chǎn)能最大的三大公司分別是新疆藍(lán)山屯河化工股份有限公司、意大利Novamont和德國巴斯夫(BASF)。目前國內(nèi)PBAT總產(chǎn)能已達(dá)30多萬噸。從國內(nèi)在建產(chǎn)能來看，PBAT將迎來集中投產(chǎn)期，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)國內(nèi)在建或規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)563萬噸，大規(guī)模的投產(chǎn)和規(guī)劃也在一定程度上說明了PBAT材料的市場認(rèn)可度。
2、PBAT用碳酸鈣改性
PBAT雖然性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴，拉伸強(qiáng)度、模量較低等缺陷也限制了它的應(yīng)用。碳酸鈣（CaCO3）來源于自然界，其價(jià)格低廉，產(chǎn)量豐富，且種類繁多。將碳酸鈣作為塑料添加劑，可以有效降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保持塑料基體良好的力學(xué)性能。
碳酸鈣表面有許多羥基，與有機(jī)高分子材料相容性差，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定細(xì)度后還容易發(fā)生團(tuán)聚，表面改性是必要的輔助手段。目前，鈦酸酯和硅烷是應(yīng)用很廣泛的偶聯(lián)劑，其中鈦酸鹽是不需要水縮合的質(zhì)子反應(yīng)物，硅烷是需要水縮合的羥基反應(yīng)物，在碳酸鈣與PBAT結(jié)合時(shí)，硅氧烷能與CaCO3和PBAT表面殘留的水分子發(fā)生反應(yīng)，能減緩分子鏈的降解速度，非常適合補(bǔ)強(qiáng)改性應(yīng)用。
3、碳酸鈣/PBAT共混改性研究進(jìn)展
案例1
鄧鵬等將不同細(xì)度碳酸鈣與PBAT原料及助劑共混擠出制備成高填充母粒，再將母粒與純PBAT以一定比例混合進(jìn)行注塑制樣，分別得到碳酸鈣含量為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%的樣品，測試其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、比重等性能。
研究結(jié)果表明：①填充較低時(shí)，粉體粒徑對(duì)樣品拉伸強(qiáng)度影響較小，當(dāng)填充超過30%，拉伸強(qiáng)度隨粉體粒徑的減小，會(huì)逐漸增加。②粉體粒徑越細(xì)，越有利于提高斷裂伸長率。
案例2
龐會(huì)霞等用硬脂酸對(duì)三種不同粒徑的碳酸鈣進(jìn)行表面包覆改性，制備了PBAT/改性CaCO3復(fù)合薄膜，研究不同粒徑的改性CaCO3對(duì)復(fù)合薄膜熔融結(jié)晶行為、力學(xué)性能和水蒸氣透過性能的影響。
研究結(jié)果表明：①加入改性CaCO3后，PBAT的結(jié)晶溫度、結(jié)晶度及熔融溫度都有所提高。②PBAT/改性CaCO3復(fù)合薄膜力學(xué)性能均有明顯的提高，且隨著改性CaCO3粒徑減小，力學(xué)性能逐漸升高。③添加改性CaCO3后復(fù)合薄膜對(duì)水蒸氣的阻隔性能增強(qiáng)。
案例3
李博等采用碳酸鈣對(duì)PBAT/聚乳酸（PLA）復(fù)合材料進(jìn)行改性，通過吹膜法成功制備出PBAT/PLA/CaCO3共混薄膜，并研究了CaCO3對(duì)PBAT/PLA復(fù)合材料的影響。
研究結(jié)果表明：①CaCO3的加入大大地增加了PBAT/PLA復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，同時(shí)使PBAT/PLA復(fù)合材料的結(jié)晶度降低。②CaCO3的加入使PBAT/PLA復(fù)合薄膜在力學(xué)性能上有了很大的提高，橫向和縱向拉伸強(qiáng)度分別從21.06MPa和24.3MPa提高到了24.35MPa和28.7MPa，硬度（HD）達(dá)到了51。說明CaCO3對(duì)PBAT/PLA復(fù)合材料起了顯著的增強(qiáng)作用。③在流變測試中，CaCO3的加入使PBAT/PLA的復(fù)數(shù)黏度、儲(chǔ)能模量和損耗模量都有所提高，進(jìn)一步證明了CaCO3提高了兩相界面的結(jié)合強(qiáng)度。
案例4
楊冰以PBAT為基材，以50%表面改性的CaCO3為填充物制備出具有較好吹膜性能的可降解高填充復(fù)合材料。
研究結(jié)果表明：①隨著CaCO3添加量的增加，CaCO3/PBAT復(fù)合材料的拉伸性能出現(xiàn)先提高后降低的趨勢，而偶聯(lián)劑以及增溶劑的使用則可以明顯提高CaCO3/PBAT（50%）復(fù)合材料的拉伸性能。
②CaCO3/PBAT（50%）薄膜制品的橫向拉伸強(qiáng)度可達(dá)20.10MPa，縱向拉伸強(qiáng)度可達(dá)21.73MPa，橫向斷裂伸長率為648%，縱向斷裂伸長率為528%，熔融指數(shù)為1.58g/10min，而且CaCO3分布均勻，完全被PBAT浸潤包覆。
小結(jié)：CaCO3/PBAT復(fù)合材料能實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能提升要求，同時(shí)高填充率也能降低PBAT的使用成本，具有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
彤程新材，2022年半年度報(bào)告
鄧鵬，等：碳酸鈣在PBAT生物降解料中的性能對(duì)比，江西廣源化工有限責(zé)任公司
楊冰,等：碳酸鈣高填充聚對(duì)苯二甲酸己二酸丁二醇酯可降解復(fù)合材料的制備及性能表征，中國科學(xué)院
龐會(huì)霞，等：不同粒徑碳酸鈣對(duì)PBAT復(fù)合薄膜性能的影響，貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
李博，等：碳酸鈣對(duì)PBAT/PLA復(fù)合材料性能的影響，貴州大學(xué)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！
