Page 111 - 《橡塑技术与装备》2024年8期
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环保节能与安全 彭强 等·可生物降解塑料研究进展
品，其种类及特点如表 3 所示。 同时有着更好的紫外线阻隔效果，其表面粗糙度也存
但是 PHA 也存在着力学强度低、热稳定性差、不 在着一定程度的上升。吕名秀等 [34] 用粉煤灰（FA）
易结晶、加工窗口较窄等缺陷，限制了 PHA 的应用场 和 γ- 缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 (KH560) 改性
景 [32] 。因而为了克服上述缺陷通常采用改性的方法来 粉煤灰分别与 PHA 进行共混制备 PHA 基复合塑料。
拓展 PHA 的应用，其中物理改性和化学改性为主要方 研究表明，两种共混塑料均能对 PHA 塑料的断裂强度
法。例如 ： Marmol 等 [33] 研究发现，当 PHA 中加入 有所提高，而在一定范围内的改性 FA 对 PHA 塑料起
纤维素（MF）含量为 20% 后其抗拉强度上升 23%， 到增强增韧的双重效果。
表 3 PHA 各代产品的名称及特点
种类 中文名称 特点
第一代 PHB 聚 3- 羟基丁酸酯 机械性能差、硬脆，熔点高难以加工
第二代 PHBV 聚（3- 羟基丁酸酯 -3- 羟基戊酸酯） 生物相容性好，但质硬且脆加工成形困难
第三代 PHBHHx 3- 羟基丁酸酯与 3- 羟基己酸酯的共聚物 比上一代结晶度降低、熔点降低、柔韧性增加
第四代 P3HB4HB 聚 3- 羟基丁酸酯 4- 羟基丁酸酯 3HB 单体赋予了塑料更多的刚性，而 4HB 具有类似橡胶的性质，赋予了
塑料更好的韧性
2.1.3 聚乳酸（PLA） 和右旋（D）两种手性异构体，导致在开环聚合时产
PLA 是一种线性脂肪热塑性聚酯，其基本构成单 生的中间产物丙交酯有三种形式所以最终会产生三种
元为 D-2- 羟基丙酸和 L-2- 羟基丙酸 [35] 。玉米、小 PLA，分别为聚左旋乳酸（PLLA）、聚右旋乳酸（PDLA）
麦的根、块茎等通过生物发酵得到乳酸，乳酸进行聚 和聚消旋乳酸（PDLLA），结构如图 5 所示。
合后产物即为 PLA。合成 PLA 的乳酸具有左旋（L）
图 5 不同种类 PLA 的结构
PLA 作为一种可生物降解聚酯，有着良好的机械 验表明增容剂的加入大大提高了共混物的韧性，当
强度、热稳定性和加工性，从环保和经济角度考虑有 PLA-g-GMA 为 6% 时断裂伸长率提高到 370%，达
望取代传统的石油基塑料，PLA 优异的降解性能和生 到纯 PLA 的 66 倍左右。Chenggang Liao 等 [38] 利
物相容性使其在食品包装和医疗等领域被大量使用。 用柔性聚丁二酸丁酯（PBS）和碱性过氧化氢处理的
但其还存在着结晶速率慢、韧性差、熔体强度低等缺 秸秆纤维（OSF）对 PLA 进行协同改性。结果表明，
点限制了 PLA 的应用范围。为拓宽其应用领域，有关 2%AHP 处理秸秆粉与 PLA 混合制备的 OSF/PLA 复
学者对其改性方法进行了大量研究，主要分为化学改 合塑料的拉伸强度显著提高，但抗冲击性能显著降低。
性和物理改性，而物理改性更为简单高效被广泛使用。 当 PBS 的质量分数为 54% 时，OSF/PBS/PLA 的冲击
物理改性主要包括增塑改性、共混改性和复合改性。 韧性得到有效提高（比改性前提高 5%）。
Enumo 等 [36] 采用小分子马来酸（MA）及丙酯衍 2.2 石化基可降解塑料
生物马来酸单丙酯（MPM）和马来酸二丙酯（DPM） 2.2.1 聚己二酸 / 对苯二甲酸丁二酯（PBAT）
对 PLA 进行增塑。研究表明，MA 取代度的升高增加 PBAT 是一种新型的可生物降解聚酯类塑料，主
了 PLA 的塑性，使 PLA 的 T g 从 48 ℃降低为 5 ℃。 要以丁二醇 (BDO)、己二酸 (AA) 和对苯二甲酸 (PTA)
Ye 等 [37] 使用甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝 PLA （PLA- 或对苯二甲酸二甲酯 (DMT) 为原料，通过直接酯化 ( 或
g-GMA）作为 PLA/PCL 共混体系的增容剂对 PLA 进 酯交换 ) 的方法制得 [39] 。
行增韧改性。结果表明加入 PLA-g-GMA 后复合塑 PBAT 的结构中决定其柔韧性和可降解性的 BA
料具有更低的熔融温度和更高的热稳定性，拉伸试 链段约占 56%，而决定其物理强度的 BT 链段约占
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