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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

环保增塑剂 TBC 的合成以及其对环保

体系 PLA/PCL 影响

高俊
( 鄂州职业大学机械工程学院，湖北 鄂州 436000)

摘要 ： 本文以柠檬酸和正丁醇为原料，对甲苯磺酸为催化剂，制备出环保增塑剂柠檬酸三丁酯（TBC），而后用核磁共振氢谱
（1H-NMR）和红外光谱（FI-IR）对产物结构进行表征。随后将 TBC 与 PLA/PCL 共混，制得可生物降解共混物。采用差示热
量扫描对共混物热学性能进行研究，表明 TBC 能显著提高 PLA/PCL 体系的结晶能力 ；采用拉伸试验对共混物进行力学性能测试，
结果显示 TBC 增大了 PLA/PCL 体系的断裂伸长率 ；以去离子水和无水乙醇为溶剂，测试共混物的耐抽出性能，结果表明 TBC
会被溶剂抽出，共混体系在去离子水中 5 周失重率为 0.64%，无水乙醇中 5 周失重率为 1.91%。
关键词 ： 柠檬酸三丁酯 ； PLA/PCL 共混体系 ；可生物降解 ；热学性能 ；力学性能 ；耐抽出性能
中图分类号 ： TQ330.389 文章编号 ： 1009-797X(2019)10-0056-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.10.009

近些年，科学家不断在微生物体内检测出塑料分 一种新型环保增塑剂，与树脂材料具有良好的相容性，
子，引发了全世界极大的关注。由于塑料分子在生物 增塑效果优异，且来源广泛、价格低廉，是邻苯二甲
体内不可降解，具备一定的生物毒性，且通过食物链 酸酯类增塑剂的有力替代品。
最终会流向人类体内，危害人类健康，世界各国都开 本文采用对甲苯磺酸为催化剂，甲苯为带水剂，
始限制塑料制品的使用，开发一种环保塑料已成为亟 柠檬酸和正丁醇为反应原料，常压下反应 5 h，温度
待解决的问题。聚乳酸（PLA）是目前最具前景的一 为 130℃，而后减压蒸馏 25 min，温度为 120℃，中
种可降解塑料，以其优良的生物相容性广泛应用于人 和水洗，提纯后得到柠檬酸三丁酯（TBC）。采用红外
造骨 骼、食 品包 装、一 次性 餐 具等领 域。然 而 PLA 光谱和核磁共振谱对合成产物进行表征，而后对共混
在常温下表现出脆性，耐冲击强度极差，结晶能力 物热学性能、力学性能以及耐抽出性能进行研究。
弱，限制了 PLA 的广泛应用 [1] 。聚己内酯（PCL）是
一种含有连续亚甲基直链结构的聚酯，具备优良的 1 实验部分
分子柔顺性，是 PLA 常用的增韧剂 [2] 。据研究表明， 1.1 实验原料
当 PLA:PCL 为 8:2 时，PLA 的性 能得到改善，同时 柠檬酸 ：优等品，济南源飞伟业有限公司 ；正丁
PCL 也 是 一 种 可 降 解 树 脂，PLA/PCL 共 混 物 在 微 生 醇 ：优等品，鲁西化工集团股份 ；对甲苯磺酸 ：分析纯，
物作用下可完全分解为 CO 2 和 H 2 O，受到广大研究者 国药集团化学试剂有限公司 ；甲苯 ：优等品，济南源
的青睐 [3] 。但 PLA 与 PCL 相容性不佳，增韧效果并 飞伟业有限公司 ；聚乳酸（PLA）：纺丝级，深圳光华
不明显，因此，对于 PLA/PCL 共混体系的改性研究 伟业 ；聚己内酯（PCL），挤出级，山东佰仟化工有限
具有重要意义，已成为 PLA 材料的一个研究重点 [4] 。 公司 ；碳酸氢钠 ：纯度≥ 98%，郑州阿尔法化工有限
曹勇民 [5] 采用嵌段共聚物 PLA-PCL-PLA 作为 公司 ；三氯甲烷 ：分析纯，天津元立化工有限公司。
PLA/PCL 体系的增容剂，由于其分子间具有相似基团， 1.2 主要仪器与设备
PLA/PCL 体系中的两相界面变得模糊，断裂伸长率显 智能集热式恒温加热磁力搅拌器 ： DF-101S
著提高，表现出良好的增塑效果，但合成过程复杂。
刘欣等 [6] 采用氧化石墨烯 (GO) 来诱导 PLA/PCL 体系 作者简介 ：高俊（1990-），男，硕士，助教，目前主要从
的结晶，由于晶核密度提高，共混体系的拉伸强度提 事材料加工方面的研究。
高，但断裂伸长率降低。柠檬酸三丁酯（TBC） [7] 是 收稿日期 ：2019-01-08

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