Minkä hajoavien polymeerien kanssa PBAT:ta voidaan sekoittaa?

Polybuteenitereftalaatti (PBAT) on uudentyyppinen täysin biohajoava alifaattis-aromaattinen kopolyesteri, jonka ketjusegmentit yhdistävät pitkäketjuisten alifaattisten hiilivetyjen joustavuuden aromaattisten renkaiden jäykkyyteen, mikä antaa sille erinomaisen joustavuuden. Tämän seurauksena PBAT:sta on tullut yksi aktiivisimmista biohajoavista materiaaleista biohajoavien muovien tutkimuksessa ja hyvissä markkinasovelluksissa. Aromaattisten PBT-ketjusegmenttien läsnäolo molekyyliketjussa johtaa kuitenkin suhteellisen hitaaseen hajoamisnopeuteen. Sillä on myös alhainen kiteisyys ja korkea viskositeetti, mikä tekee siitä erittäin alttiin tarttumiselle. Lisäksi materiaali on suhteellisen kallista, mikä rajoittaa entisestään sen markkinakehitystä ja käyttöä. Siksi PBAT:n modifiointia on tutkittava kustannusten alentamiseksi ja korkean suorituskyvyn omaavien biohajoavien muovien saamiseksi. PBAT:n sekoittaminen biohajoaviin polymeereihin on todistettu modifiointimenetelmä, joka voi parantaa muita ominaisuuksia vaikuttamatta PBAT:n hajoavuuteen, ja jotkut biohajoavat polymeerit voivat myös parantaa PBAT:n hajoamisnopeutta.

-PBAT sekoitettuna PLA:han-

Polymaitohappo (PLA), yksi tutkituimmista ja kaupallisesti menestyneimmistä biohajoavista materiaaleista, omaa erinomaiset kiilto- ja suojaominaisuudet, mutta sillä on myös haittoja, kuten kovuus ja vähemmän sitkeys, joustavuuden ja elastisuuden puute. Siksi erittäin sitkeän PLA:n ja PLA:n sekoittaminen voi paitsi parantaa PLA:n sitkeyttä, myös nopeuttaa PBAT:n hajoamisnopeutta.

On havaittu, että PLA:n lisääminen parantaa merkittävästi seoksen vetolujuutta vaikuttamatta PBAT:n kiteisiin ominaisuuksiin; ja että lisääntynyt sulan viskositeetti parantaa PBAT-kalvojen stabiiliutta prosessoinnin ja muovauksen aikana.

Koska PBAT ja PLA ovat yhteensopimattomia järjestelmiä, tutkimus keskittyy parhaillaan niiden välisen yhteensopivuuden parantamiseen, mikä johtaisi parempien mekaanisten ominaisuuksien omaaviin seoksiin. Esimerkiksi glysidyylimetakrylaatin (GMA) lisääminen 3–5 %:n massaosuudella voi lisätä PLA/PBAT-seosten iskulujuutta 26.5 %:iin ja 51.7 %:iin samalla parantaen PBAT:n dispersiota PLA:ssa. Lisäksi ketjunjatkajan lisääminen voi merkittävästi vähentää näiden kahden välistä rajapintajännitystä, mikä parantaa huomattavasti PBAT/PLA-kalvojen venyvyyttä; monitoimisen ryhmäpehmittimen ja kondensaattorin lisääminen voi tuottaa hyvän kapasitanssin ja pehmitysvaikutuksen PBAT/PLA-seoksiin samalla parantaen prosessointiominaisuuksia.

-PBAT sekoitettuna PPC:hen-

Polypropeenikarbonaatti (PPC) onympäristöystävällistä muoviaValmistettu vuorottelemalla teollisuusjätteen hiilidioksidin ja propyleenioksidin kopolymerointia, jolla on hajoavuus ja erinomainen läpäisevyyden kestävyys. Se on kuitenkin amorfinen materiaali, jonka lasittumislämpötila on vain 30–40 °C, ja sillä on sitkeyttä matalissa lämpötiloissa, heikkoa mittapysyvyyttä korkeissa lämpötiloissa, kalvonmuodostusvaikeuksia ja muita haittoja. PPC:n ja PBAT:n sekoittaminen ei ainoastaan ​​paranna PPC:n prosessointikykyä, vaan myös antaa PBAT:lle erinomaisen kokonaissuorituskyvyn, ja tuloksena olevalla komposiittimateriaalilla on paljon kehitystilaa kertakäyttöisten elintarvikepakkausten, lääketieteellisten materiaalien jne. alalla.

Koska PPC-fraktio on seosjärjestelmässä amorfinen, PBAT/PPC-komposiittikalvon mikrokiteinen koko pienenee; PPC:n lisääminen parantaa huomattavasti komposiittikalvon vetolujuutta ja kaasusulkuominaisuuksia samalla varmistaen matriisin biohajoavuuden. Lisäksi PPC:n ja PBAT:n läsnäolo parantaa tehokkaasti seosten lämpöstabiilisuutta, kiteisyyttä ja mekaanisia ominaisuuksia; kun PPC:tä on läsnä vain 10 massaprosenttia, seosten kiteytymislämpötila nousee 37.5 °C:sta 66.8 °C:seen, mikä helpottaa kalvonpuhallusprosessia.

Koska PBAT on kiteinen polymeeri ja sillä on suuri polaarinen molekyyliketju, sillä on myös yhteensopivuusongelmia PPC:n kanssa. Ketjunjatkajan, trifenyylimetaanitriisosyanaatin, lisääminen johti PBAT/PPC-kalvon veto- ja repäisylujuuden merkittävään kasvuun sekä pituus- että poikittaissuunnassa; avaavan aineen, monoglyseridistearaatin, lisääminen paransi myös kalvon stabiilisuutta puhalluksen aikana. Lisäksi täyteaineen, etyleenimetyyliakrylaatti-glysidyylimetakrylaatin (EMA-GMA), lisääminen PPC:n ja PBAT:n seokseen ei ainoastaan ​​paranna puhalletun kalvon prosessointistabiilisuutta ja laatua, vaan myös parantaa tehokkaasti sen mekaanisia ominaisuuksia, happiestettä ja UV-suojaominaisuuksia.

-PBAT sekoitettuna PBS:ään-

Polybutyleenisukkinaatilla (PBS) on paras prosessointikyky olemassa olevista biohajoavista muoveista ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Sen alhainen viskositeetti johtaa kuitenkin heikkoon sulalujuuteen, mikä ei edistä prosessointia puhallusmuovauksella tai valamalla, ja tuotteilla on tiettyä haurautta. Siksi käyttämällä PBAT- ja PBS-modifioituja sekoituksia voidaan yhdistää molempien edut virheiden korvaamiseksi, ja valmistettuja tuotteita voidaan käyttää pakkauksissa, ruokailuvälineissä, maatalouskalvoissa, biolääketieteellisissä materiaaleissa ja muilla aloilla.

Yleisesti ottaen PBS-pitoisuuden PBAT/PBS-seoksissa ei tulisi olla liian korkea, noin 25 % on sopiva pitoisuus. On havaittu, että PBAT/PBS-seoksilla on korkea vetolujuusmoduuli ja suuri murtovenymä, kun PBS:n massaosuus on 25 %; kun PBS-pitoisuus on liian korkea, tuotteet ovat erittäin hauraita.

-PBAT sekoitettuna PHBV:hen-

Poly(pentyylihydroksibutyraatti) (PHBV) on luonnollisista uusiutuvista materiaaleista valmistettu biomateriaali, joka syntetisoidaan käymisen avulla mikro-organismeihin varastoidun hiilen lähteen ja energian avulla. Sillä on hyvä biohajoavuus ja bioyhteensopivuus. Sillä on kuitenkin myös haittoja, kuten heikko lämmönkestävyys ja huonot kiteytymisominaisuudet. Siksi sen sekoittaminen PBAT:hen voi parantaa PHBV:n kiteisiä ominaisuuksia ja parantaa materiaalin prosessointi- ja käyttöominaisuuksia.

PHBV:n ja PBAT:n seoksella on parempi prosessoitavuus ja kalvon ominaisuudet; ja kalvon mekaaniset ominaisuudet ovat linjassa kaupallisten elintarvikepakkauskalvojen kanssa, ja sen murtovenymä on jopa 750 %.

-PBAT sekoitettuna PGA:han-

Polyglykolihapolla (PGA) on samanlainen molekyylirakenne ja suorituskykyominaisuudet kuin PLA:lla, mutta sillä on erinomaiset hajoamis- ja suojausominaisuudet; raaka-ainekustannukset ovat alhaiset, ja sillä on myös etuna korkea vetolujuus ja korkea lämmön taipumislämpötila. Siksi PGA:n valinta PBAT-sekoitusmodifikaatioon tarjoaa suuria sovellusmahdollisuuksia kertakäyttötuotteiden, kuten lämmönkestävien astioiden, biohajoavien kalvopussien ja suojapakkausten, alalla.

On havaittu, että PBAT/PGA-komposiiteilla, joiden PGA-massaosuus on 20 %, on 25 MPa:n vetolujuus ja yli 600 %:n murtovenymä, joita voidaan käyttää kalvotuotteiden valmistukseen; PBAT/PGA-komposiiteilla, joiden PGA-massaosuus on 80 %, on 120 °C:n lämmönsiirtymälämpötila ja samalla ne parantavat sitkeyttä, joita voidaan käyttää kertakäyttöisten ruokailuvälineiden valmistukseen; PGA:n lisääminen voi puolestaan ​​parantaa merkittävästi PBAT/PGA-komposiittikalvojen vesihöyrysulkuominaisuuksia.

Samoin kuin PLA:n, PGA:n ja PBAT:n yhteensopivuus on huono, joten sopivia yhteensopivuutta parantavia aineita on valittava järjestelmän dispersion parantamiseksi. Esimerkiksi 4,4′-ylideenibis(isosyanaattifenyyli) (MDI):tä voidaan käyttää PBAT/PGA-komposiittien in situ -kapasitointiin. Onnistunut reaktio MDI:n kanssa johti seosten rajapinta-adheesion merkittävään kasvuun ja iskulujuuden merkittävään kasvuun 9.0 kJ/m2:stä 22.2 kJ/m2:iin; sekä kiteisyyden ja pallomaisen kidekoon pienenemiseen, mikä osaltaan paransi komposiittien sitkeyttä ja lämpöstabiilisuutta.

-PBAT sekoitettuna PVB:hen-

Polyvinyylibutyraali (PVB) on polyvinyylialkoholin ja n-butyraldehydin happokatalysoidun kondensaation tuote, jonka kierrätysmateriaaleissa on tietty määrä pehmitintä. Molekyylirakenteensa ansiosta PVB:llä on yhdistelmä korkeaa vetolujuutta, iskunkestävyys, korkea läpinäkyvyys, joustavuus ja hajoavuus. PVB:tä on saatavilla suuria määriä ja edulliseen hintaan, joten sen valinta modifioiduksi materiaaliksi tarjoaa merkittäviä kehitysetuja. PVB:n alhainen pitoisuus nostaa PBAT:n kiteytymislämpötilaa; PBAT:n/PVB:n yhteensopivuus ja mekaaniset ominaisuudet paranevat kondensaattori-ionomerin ja PVB:n yhteisvaikutuksen ansiosta.