Page 67 - 《橡塑智造与节能环保》2024年8期

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图4 (a) PGA、(b) PGA-80、(c) PGA-60、(d) PGA-20、
(e) PBAT 降解前后的 FTIR 谱图。
图5 降解前PGA100(a)、PGA60(c)、PBAT(e)和降解30天
后的PGA100(b)、PGA60(d)、PBAT(f)的C 1s核心级光谱
图6 降解30天前后PGA60的1H NMR谱
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果。对于纯PBAT的红外光谱，1267 cm 和1244 cm
处的峰归为C—O键，其峰强度的变化程度没有PGA显
著，且没有形成明显的宽峰，这证明PBAT的降解速率
没有PGA快。可以看出，聚酯材料的生物降解行为是
发生了一定程度的分子链断裂，并且主要是酯键的断
裂。
从图5可以看出，降解前后不同样品的特征峰强
度差异明显。纯PGA样品中C—O与—COO—的相对
峰面积比例从1.23增加到1.45， PGA60中从1.11增加到
2.28，PBAT中从1.54增加到3.55。降解后—COO—峰
的强度相对于C-O峰的强度降低，表明聚酯的降解主
要是酯键的断裂。降解后纯PGA材料的C-C键的峰强
度降低，这是由于微生物的作用导致主链直接断裂所
致。由此也证明了PGA的降解速率比PBAT更快，降解
程度也更高。
对降解30天前后PGA60样品进行核磁共振测试，
得到的1H-NMR谱图如图6所示。其中4.897 ppm处的
代表PGA长链上的氢原子，其峰强度在降解后减弱。
4.349 ppm标记为l的峰代表PGA分子端羟基上的氢原
子，其峰强度在降解后增强。在4.489和4.272 ppm标
记为h和k的峰分别代表PBAT中与丁二醇中氧原子相连
的两个亚甲基上的氢原子，降解后PBAT的峰强度没有
明显变化。从上述结论可以看出，共混薄膜样品的降
解遵循各自单一组分降解的规律，PGA的降解速度比
PBAT快，共混物中的PGA部分优先降解。
对降解前后PBAT/PGA样品进行Py-GC/MS测试，
研究聚酯降解产物的组成与含量，降解产物的质谱如
图7所示。在图7中保留时间13.97 min处可以观察到
乙交酯的峰，降解后乙交酯的峰强度显著降低。在图
7(c)中保留时间为17.15、18.46、19.35和20.61 min处观
察到PBAT不同组成的峰，降解后样品BAB和BTB结构
的峰强度显著降低，而BA和BT结构的峰强度明显升
高。这表明PBAT的分子长链由于酯键断裂而降解为较
短的分子链，然后进一步降解为简单的二聚体或三聚
体。
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图7 降解前PGA100(a)、PGA60(b)、PBAT(c)和降解后
PGA100(d)、PGA60(e)、PBAT(f)的质谱图
2024年 第8期 总第560期 35