全生物降解塑料合金化、廉價化是改性的主要方向
已有人閱讀此文 - -由于降解塑料品種相對少,很難保證每一個制品都能找到合適的降解塑料樹脂,如PBS、PBAT韌性好,但強度較低;PLA強度高,透明性好,但韌性差;PHB有優異的氣體阻隔性,但加工性能一般。因此,如何擷取各種降解塑料的優點,取長補短地滿足制品的具體需求,是降解塑料應用的重要技術。

目前降解塑料樹脂價格相對較高,而降解塑料制品大多是普通的日用品,這將嚴重阻礙降解塑料制品的大規模推廣應用。開發廉價的降解塑料制品是降解塑料應用的核心內容之一,因此淀粉、碳酸鈣、滑石粉等不影響制品降解性能并能被環境消納的致廉劑在降解塑料改性體系中的應用,尤其是高比例的填充技術,成為降解塑料制品開發的重要技術之一。
降解塑料應用過程常見的改性技術包括填充改性、合金化改性和共聚改性。
1填充改性
填充改性就是在降解塑料樹脂中添加不熔融的粉體助劑,主要包括淀粉和無機粉體。其主要目的是制備廉價的專用料,有時也可以提高專用料的強度等力學性能。
常用的填充助劑是淀粉。它是常見的天然可降解高分子,來源廣泛、價格低廉,降解產物為二氧化碳和水,對環境沒有污染,而且它屬于可再生的生物質資源。該填充技術上最該關注的是淀粉的處理,因為淀粉和降解塑料的相容性較差,需要對淀粉進行塑化處理,讓淀粉能更好地與塑料基體結合。
淀粉填充PBAT制備的全生物降解背心袋圖
另一種填充助劑是碳酸鈣和滑石粉等無機粉體。它們都是天然礦物粉,回歸自然后能被自然界消納,因此不會影響整個降解塑料體系的降解性能,但能有效降低改性料的成本,還能一定程度提高材料的強度。因此,在力學性能要求不高的制品中,使用碳酸鈣等填充非常普遍。該填充技術要注意的是粉體表面的偶聯處理,這將直接關系制品性能和可添加無機粉體的量。
2合金化改性
合金化改性是是降解塑料改性應用中最主要的技術之一。合金化材料是指由兩種或兩種以上的不同品種降解塑料,通過熔融共混復合而成專用料,一般含有一種連續組分和其他分散組分。

如下是PLA與PBAT兩種全生物降解材料共混所得材料的一個力學性能測試表格,可以看出共混改性后的材料會有較好的強度和韌性。
3共聚改性
共聚改性是指在聚合物的分子鏈上引入其他結構單元,來改變聚合物的化學結構,實現對材料的改性。如PLA由于是疏水性聚合物,限制了其在某些領域(如藥物載體方面)的應用。一種有效的方法是利用丙交酯與親水性聚合物(如聚乙二醇、聚羥基乙酸、聚環氧乙烷)共聚,在PLA分子中引入親水性的基團或嵌段。例如將聚乙二醇與丙交酯開環聚合制備PLA-PEG-PLA緩釋材料,使PLA材料的親水性和降解速率都得到了改善,并且制備的PLA-PEG-PLA可成為緩釋材料的載藥微球。
PHBV具有生物相容性、光學活性等多種優良性能,應用廣泛,但是其制品性質硬而脆且加工困難。可采用接枝改性的方法,在PHBV主鏈上引入極性功能基團聚乙烯吡咯烷酮(PVP),合成PHBV和PVP的接枝共聚物PHBV-g-PVP。該共聚物的結晶速率和結晶度均降低,膜的親水性增加,藥物緩釋速率增加。