PLA和PBAT改性技術(shù)：用硅灰石填充，可以增強(qiáng)增韌

可降解塑料顆粒是目前研究、工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)為成熟、并且在周圍環(huán)境中可以生物降解的一種脂肪族聚酯材料。然后，可降解塑料顆粒因其自身的高脆性、低降解速率、以及耐熱性差等缺陷，限制了其應(yīng)用推廣。

因此，為了克服上述局限性，國(guó)內(nèi)外的科研工作者通過(guò)化學(xué)改性、物理改性以及物理-化學(xué)協(xié)同改性等手段對(duì)PLA進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)控，以此提升可降解塑料顆粒的綜合性能。

可降解塑料顆粒是由己二酸丁二酯(PBA)和對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)無(wú)規(guī)共聚生成的脂肪族-芳香族共聚酯，由于其具有高斷裂伸長(zhǎng)率，高沖擊強(qiáng)度和可生物降解性，因此被廣泛用于增韌改性PLA。

為了降低生產(chǎn)成本，成功制備出綜合性能較好的PLA基復(fù)合材料，張?jiān)骑w在前人的工作基礎(chǔ)上，利用硅灰石填充改性PLA/PBAT共混體系，并系統(tǒng)研究了硅灰石對(duì)PLA/PBAT復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能的影響。

FTIR結(jié)果表明，硅灰石與PLA／PBAT共混物之間沒(méi)有發(fā)生明顯的化學(xué)鍵合，其在PLA／PBAT共混物中是一種物理分散。

FESEM照片顯示，硅灰石在PLA／PBAT／硅灰石復(fù)合材料中形成了取向排列，并且隨著硅灰石含量的增加，硅灰石與PLA／PBAT相之間的界面粘附力減弱；DSC分析顯示，硅灰石的加入促進(jìn)了PLA的結(jié)晶，使得其熔融溫度向高溫方向移動(dòng)。添加少量硅灰石可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，當(dāng)添加1份硅灰石時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度從41.08?MPa增至44.89?MPa，缺口沖擊強(qiáng)度從67.89?kJ／m2增至70.32?kJ／m2。

降解3D打印材料

、航天等專業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)對(duì)可降解塑料顆粒的可降解與可回收屬性形成剛需?？苫厥?、可降解的3D打印材料在制造業(yè)的各細(xì)分領(lǐng)域中都是多多益善。如今，包裝、服裝、家居裝飾等產(chǎn)業(yè)也已出現(xiàn)可回收或降解的3D打印產(chǎn)品?？梢灶A(yù)見(jiàn)，這類產(chǎn)品的市場(chǎng)會(huì)持續(xù)擴(kuò)大，因?yàn)榄h(huán)保永無(wú)止境。

在成員眾多的可降解塑料顆粒家族中，由植物淀粉制成的PLA(聚乳酸)頗具特色，因?yàn)樗K能夠降解為二氧化碳和水，具有環(huán)境友好屬性。一提到可降解3D打印材料，人們往往就會(huì)想到它。

然而作為一項(xiàng)有望革新制造業(yè)生產(chǎn)方式的新興技術(shù)，3D打印并不能蜻蜓點(diǎn)水式地僅在一兩種原材料中展現(xiàn)其環(huán)保潛質(zhì)，而應(yīng)將環(huán)保上升為整個(gè)產(chǎn)業(yè)的共同目標(biāo)，否則便不足以在未來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期發(fā)展。事實(shí)上，當(dāng)前一些專業(yè)領(lǐng)域就已經(jīng)對(duì)可降解塑料顆粒的可降解與可回收屬性形成了剛需。

全降解材料的纖維素（CMC）吹膜工藝

  可降解塑料顆粒纖維素、植物蛋白等除了具有環(huán)保、保健的需求，還能以其為基料制作可食性包裝膜。將部分廢棄纖維變廢為寶，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、解決全球“白色污染”問(wèn)題和改善人民健康狀況等方面有一定的實(shí)際意義。A：CMC的制備

  以自制甜菜膳食纖維粉為原料，乙醇溶液為溶劑，采用二次加堿法制備成膜基材——高粘度甜菜羧纖維素(CMC)。

  制備羧纖維素的條件：NaOH/AGU摩爾比為2.5，ClCH2COOH/AGU摩爾比為1.5，乙醇濃度為75%，堿化醚化溫度為35℃，醚化時(shí)間為3h，液料比8∶1(ml/g)，可以制備粘度為894.33mPa·s的羧纖維素產(chǎn)品。

在工藝條件的驗(yàn)證試驗(yàn)中進(jìn)一步證實(shí)了工藝條件的實(shí)用性和可靠性。用自制的成膜基材進(jìn)行復(fù)合膜的試驗(yàn)。B：膜的制備方法

  可降解塑料顆粒用自制的成膜基材CMC和小麥面筋蛋白WG按一定配比配成混合粉，再配制一定濃度的，在不斷攪拌的情況下把一定質(zhì)量的混合粉加入到配制好的中，再加入一定量的增塑劑并攪拌。然后用1mol/LHCl和1mol/LNa2CO3溶液調(diào)節(jié)成膜溶液到的pH，再在溫度下攪拌使其反應(yīng)一定時(shí)間后過(guò)篩、離心脫氣，然后取一定量的成膜液倒在成膜板上，60℃下干燥10h后揭膜，放入干燥器中待測(cè)。C：成膜工藝路線

D：結(jié)論

  成膜材料CMC和WG均是食品添加劑，在食品中的使用量沒(méi)有限制，因此其作為可食性包裝材料是安全的；甘油作為增塑劑，也是我國(guó)允許使用的食品添加劑，食用后對(duì)人體無(wú)作用。

  Na2CO3和HCl作為調(diào)節(jié)pH值的化學(xué)試劑，也是允許使用的添加劑，加入的量也在允許使用的范圍內(nèi)。

  在整個(gè)成膜過(guò)程中無(wú)激烈的化學(xué)反應(yīng)，只需在成膜后使用前進(jìn)行適當(dāng)?shù)南咎幚砑纯伞Ｒ虼?，這種方法所制成的CMC-WG復(fù)合可食性包裝膜是可食和安全的。

擴(kuò)鏈法合成聚乳酸類生物降解材料

  目前，可降解塑料顆粒高分子材料在 、醫(yī)學(xué) 、環(huán)境等方面迅速發(fā)展，特別是聚乳酸類高分子，因其具有很好的生物降解性 、相容性和可吸收性等特殊性能，主要原料乳酸又是可再生資源，因此成為材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

  丙交酯開(kāi)環(huán)聚合易于獲得高分子量的聚乳酸類聚合物，但環(huán)狀中間體丙交酯的制備使聚合物的合成路線冗長(zhǎng)、成本高，影響了聚乳酸類生物降解材料的推廣應(yīng)用。因此，近年來(lái)由乳酸直接縮合法合成聚乳酸衍生物特別引人注目，然而一般情況下乳酸單體的熔融聚合或溶液聚合難以獲得高分子量的聚合物。

  提高分子量的重要方法之一是采用快捷、有效的擴(kuò)鏈反應(yīng)，在高分子合成中，通常是指使用擴(kuò)鏈劑等手段，在短期內(nèi)通過(guò)兩個(gè)聚合物的基團(tuán)相連接而增加聚合物分子量的反應(yīng)。由于縮聚反應(yīng)一般在反應(yīng)后期小分子脫除困難，聚合物不易達(dá)到所需要的分子量，此時(shí)擴(kuò)鏈反應(yīng)尤為重要，利用擴(kuò)鏈反應(yīng)進(jìn)行改性，還可得到生物降解型聚氨酯。因此，聚乳酸類生物降解材料的擴(kuò)鏈法合成具有重要的意義。