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[摘 要]本文采用KH550和酞酸四丁酯的复合偶联剂改性滑石粉，制备出综合成本低廉的、可用于吹膜、注塑、吸塑的生物降解材料。探讨了复合偶联剂中KH550和酞酸四丁脂的比例为2.5：1时对本文制备生物降解材料改性最佳。采用双螺杆挤出机研究了复合偶联剂配比、复合偶联剂含量和滑石粉含量得出在聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯/滑石粉生物降解材料配方中聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯/滑石粉/复合偶联剂为50/35/0.7时降解材料的力学性能最佳。
[关键词]KH550、酞酸四丁酯、PBAT、降解材料
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0145-01
当今社会包装产品普通采用石油基的聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料制。此类产品绝大部分无法循环利用，并且聚烯烃产品的降解时间很长，因而会产生大量的垃圾，造成相当严重的“白色污染”。另外由于石油资源的日益枯竭，石油价格不断上扬，各国“限塑令”的发布，造成塑料包装成本不断上升。[1]因此，人们迫切寻找一种能在短期内完全生物降解，可替代石油基的塑料包装产品。目前可降解塑料分为三种：光降解塑料，生物降解塑料、光-生物降解塑料。其中生物降解高分子材料是一种对环境友好的可持续的塑料。环保、低耗、可生物降解等特点使其在降解塑料领域占据主导地位。[2]PBAT是一种可生物降解的脂肪族一芳香族聚酯。经微生物降解可最终生物分解为CO2和H2O。由于PBAT是聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯的共聚物。因此具有PET和PBT的性能、它含有柔性的脂肪链，保证了其分子链具有良好的柔韧性，又含有苯环，提高了分子的热稳定性，降低了分子的降解速度，并且扩大了PBAT的空间，便于与其他分子共混。因此，PBAT具有良好的机械性能和成膜性，可加工温度较宽，能在通用设备上加工。[3、4、5]目前市场上的PBAT价格普遍在30000元/吨左右，价格是普遍聚烯烃的2.5～3倍。因此在PBAT中有效加入价格低廉的填料又不致其性能减少太多的研究成为最直接，最有效的途径。本文通过复配偶联剂、探计复配偶联剂和高岭土对PBAT的影响，制备出的全生物降解材料能满足当前市场需求，具有广阔市场前景。
1.PBAT/滑石粉降解材料制备
1.1实验原料：1.PBAT：浙江鑫富药业股份有限公司
2.KH550：杭州杰西卡化工有限公司
3.酞酸四丁脂：浙江沸点化工有限公司
4.滑石粉：广西龙胜华美滑石开发有限公司
5.环氧大豆油：青岛市建邦化工有限公司
6.EBS：常州可赛成功塑胶材料有限公司
7.硬脂酸钙：杭州海燕塑料助剂有限公司
8.PE蜡：江苏中鼎化工有限公司
9.抗氧剂1010#：宁波欧原化工有限公司
1.2实验仪器：1.双螺杆挤出造粒机（Φ750） 1组
2.Sh10A水份仪 1台
3.XRL-400A/B/C/D型熔体流动速率仪 1台
4.电子天平 1台
5.高速热混/冷混机 1组
6.电子拉力测试机 1 台
2.结果与讨论
2.1 复合偶联剂配比的影响
考察KH550和酞酸四丁脂复合配比对复合降解材料的影响，实验结果如下表1所示
随着KH550/酸四丁脂比例提高拉伸强度逐渐增大，随后趋缓，冲击强度呈先升后降的趋势。从表中分析可知KH550/酞酸四丁脂比例达2.5/1时无论对冲击强度还是拉伸强度两个技术指标上看均为最佳。因此，选KH550/酸四丁脂比例为2.5/1。
2.2 复合偶联剂含量的影响
考察复合偶联剂的含量对复合降解材料的影响，实验结果如表2所示
从表2中可看出复合偶联剂的含量对PBAT生物复合降解材料的拉伸强度影响甚少但对冲击强度有一定影响。当复合偶联剂含量达到2%时冲击强度达到最大。因此，选择复合偶联剂的质量为滑石粉质量的2%为宜。
2.3 滑石粉含量的影响
在复合偶联剂的质量为滑石粉质量2%；温度为120℃的条件下考察滑石粉的含量对复合材料性能的影响。随着滑石粉量的增加，拉伸强度降低，冲击强度先高后降低，当滑石粉的质量为复合降解材料质量的35%时，冲击强度达最大、因此确定滑石粉在降解材料的最佳质量分数为35%。滑石粉的含量对复合材料影响较大，这与滑石粉对PBAT的聚焦态和应力傳导的影响有关，当降解材料受到冲击时，滑石粉粒子不仅起到应力集中，引为银纹的作用，还起到应力传导的作用。当滑石粉的含量增加时，滑石粉粒子之间的应力传导性变好，使得冲击能量更加均匀地扩散、消耗，使复合材料冲击性能提高。但当滑石粉的含量超过一定量时，滑石粉粒子间距过小，粒间易出现较大裂纹致使降解材料冲击性能下降。
3.结论
（1）采用复合偶联剂对滑石粉进行表面活性处理，提高了PBAT与滑石粉的界面结合强度，提高相容性。
（2）确定了在复合偶联剂2.5/1配比，并在降解材料占滑石粉质量2%，滑石粉为整个复合材料35%时，降解材料性能最佳。
参考文献
[1] 翁云宣等编著，生物分解塑料与生物基塑料.北京化学工业出版社，2010.5，6-16.
[2] 戈进杰编著，生物降解高分子材料及应用.北京工业出版社，2002.90，30-43.
[3] Muller R J，Kleeberg I，Deckwer WD.Biodegradation of polyesters containing aromatic constitueuts[J]，Journal of Biotechnology，2001.86（2）：87-95.
[关键词]KH550、酞酸四丁酯、PBAT、降解材料
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0145-01
当今社会包装产品普通采用石油基的聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料制。此类产品绝大部分无法循环利用，并且聚烯烃产品的降解时间很长，因而会产生大量的垃圾，造成相当严重的“白色污染”。另外由于石油资源的日益枯竭，石油价格不断上扬，各国“限塑令”的发布，造成塑料包装成本不断上升。[1]因此，人们迫切寻找一种能在短期内完全生物降解，可替代石油基的塑料包装产品。目前可降解塑料分为三种：光降解塑料，生物降解塑料、光-生物降解塑料。其中生物降解高分子材料是一种对环境友好的可持续的塑料。环保、低耗、可生物降解等特点使其在降解塑料领域占据主导地位。[2]PBAT是一种可生物降解的脂肪族一芳香族聚酯。经微生物降解可最终生物分解为CO2和H2O。由于PBAT是聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯的共聚物。因此具有PET和PBT的性能、它含有柔性的脂肪链，保证了其分子链具有良好的柔韧性，又含有苯环，提高了分子的热稳定性，降低了分子的降解速度，并且扩大了PBAT的空间，便于与其他分子共混。因此，PBAT具有良好的机械性能和成膜性，可加工温度较宽，能在通用设备上加工。[3、4、5]目前市场上的PBAT价格普遍在30000元/吨左右，价格是普遍聚烯烃的2.5～3倍。因此在PBAT中有效加入价格低廉的填料又不致其性能减少太多的研究成为最直接，最有效的途径。本文通过复配偶联剂、探计复配偶联剂和高岭土对PBAT的影响，制备出的全生物降解材料能满足当前市场需求，具有广阔市场前景。
1.PBAT/滑石粉降解材料制备
1.1实验原料：1.PBAT：浙江鑫富药业股份有限公司
2.KH550：杭州杰西卡化工有限公司
3.酞酸四丁脂：浙江沸点化工有限公司
4.滑石粉：广西龙胜华美滑石开发有限公司
5.环氧大豆油：青岛市建邦化工有限公司
6.EBS：常州可赛成功塑胶材料有限公司
7.硬脂酸钙：杭州海燕塑料助剂有限公司
8.PE蜡：江苏中鼎化工有限公司
9.抗氧剂1010#：宁波欧原化工有限公司
1.2实验仪器：1.双螺杆挤出造粒机（Φ750） 1组
2.Sh10A水份仪 1台
3.XRL-400A/B/C/D型熔体流动速率仪 1台
4.电子天平 1台
5.高速热混/冷混机 1组
6.电子拉力测试机 1 台
2.结果与讨论
2.1 复合偶联剂配比的影响
考察KH550和酞酸四丁脂复合配比对复合降解材料的影响，实验结果如下表1所示
随着KH550/酸四丁脂比例提高拉伸强度逐渐增大，随后趋缓，冲击强度呈先升后降的趋势。从表中分析可知KH550/酞酸四丁脂比例达2.5/1时无论对冲击强度还是拉伸强度两个技术指标上看均为最佳。因此，选KH550/酸四丁脂比例为2.5/1。
2.2 复合偶联剂含量的影响
考察复合偶联剂的含量对复合降解材料的影响，实验结果如表2所示
从表2中可看出复合偶联剂的含量对PBAT生物复合降解材料的拉伸强度影响甚少但对冲击强度有一定影响。当复合偶联剂含量达到2%时冲击强度达到最大。因此，选择复合偶联剂的质量为滑石粉质量的2%为宜。
2.3 滑石粉含量的影响
在复合偶联剂的质量为滑石粉质量2%；温度为120℃的条件下考察滑石粉的含量对复合材料性能的影响。随着滑石粉量的增加，拉伸强度降低，冲击强度先高后降低，当滑石粉的质量为复合降解材料质量的35%时，冲击强度达最大、因此确定滑石粉在降解材料的最佳质量分数为35%。滑石粉的含量对复合材料影响较大，这与滑石粉对PBAT的聚焦态和应力傳导的影响有关，当降解材料受到冲击时，滑石粉粒子不仅起到应力集中，引为银纹的作用，还起到应力传导的作用。当滑石粉的含量增加时，滑石粉粒子之间的应力传导性变好，使得冲击能量更加均匀地扩散、消耗，使复合材料冲击性能提高。但当滑石粉的含量超过一定量时，滑石粉粒子间距过小，粒间易出现较大裂纹致使降解材料冲击性能下降。
3.结论
（1）采用复合偶联剂对滑石粉进行表面活性处理，提高了PBAT与滑石粉的界面结合强度，提高相容性。
（2）确定了在复合偶联剂2.5/1配比，并在降解材料占滑石粉质量2%，滑石粉为整个复合材料35%时，降解材料性能最佳。
参考文献
[1] 翁云宣等编著，生物分解塑料与生物基塑料.北京化学工业出版社，2010.5，6-16.
[2] 戈进杰编著，生物降解高分子材料及应用.北京工业出版社，2002.90，30-43.
[3] Muller R J，Kleeberg I，Deckwer WD.Biodegradation of polyesters containing aromatic constitueuts[J]，Journal of Biotechnology，2001.86（2）：87-95.