Polimer terbiar yang manakah boleh dicampurkan dengan PBAT?

Polibutilena tereftalat (PBAT) ialah sejenis kopoliester alifatik-aromatik terbiodegradasi sepenuhnya yang baharu dengan segmen rantai yang menggabungkan fleksibiliti hidrokarbon alifatik rantai panjang dengan ketegaran cincin aromatik, memberikannya fleksibiliti yang sangat baik. Hasilnya, PBAT telah menjadi salah satu bahan terbiodegradasi yang paling aktif dalam penyelidikan plastik terbiodegradasi dan aplikasi pasaran yang baik. Walau bagaimanapun, kehadiran segmen rantai PBT aromatik dalam rantai molekul mengakibatkan kadar degradasi yang agak perlahan. Ia juga mempunyai kehabluran yang rendah dan kelikatan yang tinggi, yang menjadikannya sangat mudah melekat. Di samping itu, bahan ini agak mahal, seterusnya mengehadkan pembangunan dan aplikasi pasarannya. Oleh itu, untuk mengurangkan kos dan mendapatkan plastik terbiodegradasi berprestasi tinggi, pengubahsuaian PBAT perlu dikaji. Menggabungkan PBAT dengan polimer terbiodegradasi ialah kaedah pengubahsuaian yang terbukti, yang boleh meningkatkan sifat-sifat lain tanpa menjejaskan kebolehdegradasian PBAT, dan sesetengah polimer terbiodegradasi juga boleh meningkatkan kadar degradasi PBAT.

-PBAT dicampur dengan PLA-

Asid polilaktik (PLA), salah satu bahan terbiodegradasi yang paling banyak dikaji dan berjaya secara komersial, mempunyai sifat kilauan dan penghalang yang sangat baik, tetapi juga mempunyai kelemahan iaitu keras dan kurang lasak, kurang fleksibiliti dan keanjalan. Oleh itu, pengadunan PBAT berketahanan tinggi dengan PLA bukan sahaja dapat meningkatkan ketahanan PLA, tetapi juga mempercepatkan kadar penguraian PBAT.

Telah didapati bahawa penambahan PLA meningkatkan kekuatan tegangan campuran dengan ketara tanpa menjejaskan sifat kristal PBAT; dan peningkatan kelikatan leburan meningkatkan kestabilan filem PBAT semasa pemprosesan dan pembentukan.

Memandangkan PBAT dan PLA merupakan sistem yang tidak serasi, lebih banyak kajian sedang dijalankan untuk meningkatkan keserasian antara kedua-duanya, menghasilkan adunan dengan sifat mekanikal yang lebih baik. Contohnya, penggabungan glisidil metakrilat (GMA) pada pecahan jisim 3% hingga 5% boleh meningkatkan kekuatan impak adunan PLA/PBAT kepada 26.5% dan 51.7%, sambil meningkatkan penyebaran PBAT dalam PLA. Di samping itu, penambahan pemanjang rantai boleh mengurangkan ketegangan antara muka dengan ketara antara kedua-duanya, yang meningkatkan kemuluran filem PBAT/PLA dengan ketara; penambahan pemplastik kumpulan pelbagai fungsi dan kapasitor boleh menghasilkan kesan kapasitans dan pemplastikan yang baik pada adunan PBAT/PLA, sambil meningkatkan sifat pemprosesan.

-PBAT dicampur dengan PPC-

Polipropilena karbonat (PPC) ialahplastik mesra alamdibuat melalui kopolimerisasi berselang-seli karbon dioksida sisa industri dan propilena oksida, yang mempunyai kebolehuraian dan rintangan yang sangat baik terhadap kebolehtelapan. Walau bagaimanapun, ia adalah bahan amorfus, suhu peralihan kaca hanya 30-40°C, dan terdapat ketahanan suhu rendah, kestabilan dimensi suhu tinggi adalah lemah, kesukaran pembentukan filem dan kelemahan lain. Pengadunan PPC dengan PBAT bukan sahaja meningkatkan keupayaan proses PPC, tetapi juga menyediakan PBAT dengan prestasi keseluruhan yang lebih cemerlang, dan bahan komposit yang terhasil akan mempunyai ruang pembangunan yang besar dalam pembungkusan makanan pakai buang, bahan perubatan, dan sebagainya.

Oleh kerana pecahan PPC adalah amorfus dalam sistem campuran, saiz mikrokristalin filem komposit PBAT/PPC berkurangan; penggabungan PPC meningkatkan kekuatan tegangan dan sifat penghalang gas filem komposit dengan ketara sambil memastikan kebolehuraian bio matriks. Di samping itu, kehadiran PPC dan PBAT berkesan meningkatkan kestabilan terma, kekristalan dan sifat mekanikal campuran; apabila hanya 10% PPC mengikut jisim hadir, suhu penghabluran campuran meningkat daripada 37.5°C kepada 66.8°C, yang memudahkan proses pembentukan filem tiup.

Oleh kerana PBAT ialah polimer kristal dan mempunyai rantai molekul polar yang besar, ia juga mempunyai masalah keserasian dengan PPC. Pengenalan pemanjang rantai tripenylmethane triisocyanate menghasilkan peningkatan ketara dalam kekuatan tegangan dan koyakan filem PBAT/PPC dalam kedua-dua arah membujur dan melintang; pengenalan agen pembuka monogliserida stearat juga meningkatkan kestabilan filem semasa peniupan. Di samping itu, penambahan agen pemukul etilena metil akrilat – glisidil metakrilat (EMA-GMA) kepada campuran PPC dan PBAT bukan sahaja meningkatkan kestabilan pemprosesan dan kualiti filem yang ditiup, tetapi juga berkesan meningkatkan sifat mekanikal, penghalang oksigen dan sifat pelindung UV.

-PBAT digabungkan dengan PBS-

Polibutilena suksinat (PBS) mempunyai prestasi pemprosesan terbaik antara plastik terbiodegradasi sedia ada, dengan sifat mekanikal yang sangat baik; walau bagaimanapun, kelikatannya yang rendah menyebabkan kekuatan lebur yang lemah, yang tidak kondusif untuk pemprosesan melalui pengacuan tiupan atau tuangan, dan produk mempunyai kerapuhan tertentu. Oleh itu, dengan menggunakan campuran PBAT dan PBS yang diubah suai, kelebihan kedua-duanya boleh digabungkan untuk menampung kecacatan, dan produk yang dihasilkan boleh digunakan dalam pembungkusan, pinggan mangkuk, filem pertanian, bahan bioperubatan dan bidang lain.

Secara amnya, kandungan PBS dalam adunan PBAT/PBS tidak boleh terlalu tinggi, sehingga kira-kira 25% adalah sesuai. Telah didapati bahawa adunan PBAT/PBS mempamerkan modulus tegangan yang tinggi dan pemanjangan semasa putus yang tinggi apabila pecahan jisim PBS ialah 25%; sebaik sahaja kandungan PBS terlalu tinggi, produk menunjukkan kerapuhan yang kuat.

-PBAT digabungkan dengan PHBV-

Poli(pentil hidroksibutirat) (PHBV) ialah biobahan yang diperbuat daripada bahan boleh diperbaharui semula jadi, disintesis melalui penapaian dengan sumber karbon dan tenaga yang disimpan dalam mikroorganisma, yang mempunyai biodegradasi dan biokeserasian yang baik; walau bagaimanapun, ia juga mempunyai kelemahan seperti kestabilan terma yang lemah dan sifat penghabluran yang lemah. Oleh itu, pengadunannya dengan PBAT boleh meningkatkan sifat kristal PHBV dan meningkatkan sifat pemprosesan dan aplikasi bahan tersebut.

Campuran PHBV dan PBAT mempamerkan kebolehprosesan dan sifat filem yang lebih baik; dan sifat mekanikal filem adalah selaras dengan filem pembungkusan makanan komersial, dengan regangan sehingga 750% semasa putus.

-PBAT dicampur dengan PGA-

Asid poliglikolik (PGA) mempunyai struktur molekul dan ciri prestasi yang serupa dengan PLA, tetapi ia mempunyai sifat degradasi dan penghalang yang lebih baik; bukan sahaja kos bahan mentahnya rendah, tetapi ia juga mempunyai kelebihan kekuatan tegangan yang tinggi dan suhu pesongan haba yang tinggi. Oleh itu, pilihan PGA untuk pengubahsuaian pengadunan PBAT mempunyai potensi besar untuk aplikasi dalam bidang produk pakai buang seperti pinggan mangkuk tahan haba, beg filem terbiodegradasi dan pembungkusan penghalang.

Telah didapati bahawa komposit PBAT/PGA dengan pecahan jisim PGA sebanyak 20% mempunyai kekuatan tegangan 25 MPa dan pemanjangan pada putus lebih 600%, yang boleh digunakan untuk membuat produk filem; komposit PBAT/PGA dengan pecahan jisim PGA sebanyak 80% mempunyai suhu pesongan haba sebanyak 120°C sambil meningkatkan keliatan, yang boleh digunakan untuk membuat pinggan mangkuk pakai buang; sementara itu, penambahan PGA dapat meningkatkan prestasi penghalang wap air filem komposit PBAT/PGA dengan ketara.

Sama seperti PLA, keserasian antara PGA dan PBAT adalah lemah, jadi penyerasi yang sesuai perlu dipilih untuk meningkatkan penyebaran sistem. Contohnya, 4,4′-ilidenabis(isosianatofenil) (MDI) boleh digunakan untuk mengapasitkan komposit PBAT/PGA secara in situ. Tindak balas yang berjaya dengan MDI menghasilkan peningkatan ketara dalam lekatan antara muka campuran dan peningkatan ketara dalam kekuatan hentaman daripada 9.0 kJ/m2 kepada 22.2 kJ/m2; dan pengurangan dalam kehabluran dan saiz kristal sfera, yang menyumbang kepada peningkatan ketahanan komposit dan kestabilan termanya.

-PBAT dicampur dengan PVB-

Polivinil butiral (PVB) ialah hasil pemeluwapan polivinil alkohol dan n-butiraldehid yang dimangkinkan asid, dengan sejumlah pemplastik dalam kemasan kitar semulanya. Disebabkan struktur molekulnya, PVB dikurniakan gabungan kekuatan tegangan tinggi, rintangan hentaman, ketelusan tinggi, fleksibiliti dan kebolehuraian. Sebagai bahan kitar semula tepi, PVB boleh didapati dalam kuantiti yang banyak dan pada harga yang rendah, jadi pemilihannya sebagai bahan yang diubah suai mempunyai kelebihan pembangunan yang hebat. Kepekatan PVB yang rendah meningkatkan suhu penghabluran PBAT; keserasian dan sifat mekanikal PBAT/PVB dipertingkatkan melalui tindakan bersama ionomer kapasitor dan PVB.