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可以用于生物可降解塑料的助剂有哪些?今天给大家介绍全方面的

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可以用于生物可降解塑料的助剂有哪些?今天给大家介绍全方面的

     可以用于生物可降解塑料的助剂有哪些?
     聚乳酸等结晶性聚酯配套成核剂
     众所周知,结晶型聚合物的结晶行为包括结晶形态、结晶度、结晶速率等直接决定了制品的性能。添加成核剂作为一种简单高效的提高聚合物结晶性能的方式被越来越多的从业者所接受和关注。聚乳酸 ( PLA ) 、 聚乙醇 酸 ( PGA ) 、 聚羟基烷醇酸酯 ( PHAs) 等半结晶性生物可降解聚酯的结晶行为的研究在业内也成为了一个研究热点。
     近年来,滑石粉、酰胺、酰肼、碳纳米管、肌醇、多面体齐聚半倍硅氧烷、杯芳烃、环糊精、层状膦酸盐等各类成核剂的相关报道层出不穷,但成熟高效的工业品种却鲜有报道。 目前为止,对生物可降解塑料成核剂的研究主要集中在无机材料类、有机化合物类、盐类与高分子材料类等方面。
     01
     无机材料类成核剂
     无机材料作为最常用的一类应用于聚乳酸等生物可降解塑料的成核剂,主要包括层状硅酸盐化合物、无机盐类化合物、无机非金属类氧化物以及碳材料等。
     滑石粉用作 PLA 成核剂常被作为比较成核剂效力高低的标准。早在1996 年,Kolstad等研究发现滑石粉能够显著提高 PLA 的结晶速度。2003 年日本学者 Nam等研究发现,蒙脱土对 PLA 的晶体结构和结晶速率产生很大影响,同时,加入低摩尔质量脂肪酸会更进一步增加聚乳酸的结晶速率。赵秀丽等研究结果发现,在 PLA 中加入亚麻纤维可以有效促进结晶。该团队同时发现 PLA 在添加 1. 5%纳米 CaCO3、气相 SiO2时,结晶最快,形成了典型球晶。
     总而言之,无机材料类成核剂的最大特点是来源广泛,价廉易得,可以促进生物可降解塑料的成核与结晶。但是,由于其在基体聚合物中的相容性较差,容易导致塑料制品性能下降或者不稳定等缺点限制了其应用范围。
      02
      有机化合物类
     有机类成核剂具有用量小、起效快、相容性好等优点,是近年来的研究热点。国内外相对成熟的类别主要集中在酰肼与酰胺两大类。
     (1)酰肼类
     酰肼是羧酸及其衍生物与肼或者烃基取代肼反应生成的含有 R1—CONHNH—R2基团的化合物。目前聚乳酸专用酰肼类成核剂品种主要为芳基酰肼化合物。
     旭电化 Kawamoto等合成了一系列酰肼类成核剂,并测试了该系列成核剂对 PLA 结晶的影响。研究表明,二羧酸水杨酸酰肼极大地促进了 PLA 的结晶。
     (2)酰胺类
     有研究表明,乙撑双硬脂酰胺 ( EBS、EBH- SA) 类化合物对 PLA 的结晶过程有促进作用。2006 年新日本理化公司推出了一种具有芳基三酰胺结构的 PLA 成核剂。近期,日产化学推出了牌号为 Ecopromote 的系列成核剂。据报道,该成核剂不仅可以提高 PLA 的结晶速度还可以提高 PLA 的热变形温度和透明性。
     (3)有机盐类
     有机磷酸盐类也是一类具有优异性能的 PLA 配套成核剂。研究表明,此类成核剂可以很好地促进 PLA 结晶生长,并且能够很好的细化晶粒,效果远胜滑石粉等无机类成核剂。
     (4)超分子化学类
     超分子化学类成核剂的代表品种为杯芳烃与环糊精。研究表明,此类成核剂可以改善聚乳酸的结晶性能,但未见工业化成熟品种。
     (5)高分子材料类
     高分子材料类成核剂包括聚羟基乙酸及其衍生物、聚乙醇酸及其衍生物与全芳族聚酯等。其中,研究最多且应 用最为广泛的是 PLLA/PDLA 立构体。大量研究表明,立构体的晶体会先于单纯的 PLLA 或 PDLA 的均聚晶体而形成,而且立构体的成核速度极快,因此可以提供大量晶核,有效地促进纯 PLLA 的结晶过程。
     综上所述,生物可降解塑料 PLA 的配套成核剂的研究在国内外已经广泛展开,并收获了优异的效果。PLA 配套成核剂的研究发展方向主要集中在改善PLA 耐热性、透明性与改善结晶行为等方面。同时,成核剂的高效化、绿色化、无害化也是今后发展的主要方向之一。
     反应型官能化聚合物扩链剂
     由于 PLA、聚羟基脂肪酸酯 ( PHA) 、聚 ( 己二 酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯) ( PBAT) 、聚对苯二甲酸乙二醇酯 ( PET) 、聚对苯二甲酸丁二醇酯 ( PBT) 等可生物降解聚合物含有丰富的羧基、羟基等反应性官能团,所以在加工和应用中不可避免地会发生受热降解现象,进而导致熔体强度和制品力学性能的降低。
     因此,开发和应用反应型官能化聚合物扩链剂是改善缩聚类生物可降解聚合物加工应用性能的重要途径。
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