Page 41 - 《橡塑技术与装备》2021年16期（8月下半月塑料）

综述与专论 陶永亮 等·生物降解塑料迎来了重要发展时期（下）

脂肪族聚酯，是聚丁二酸丁二醇酯的共聚物，在添加 定 TBOT 进行缩聚反应，逐渐升温至 270 ℃，在此过
了己二酸共聚分子后，其分子链的结晶度降低且柔性 程中逐渐抽真空至小于 100 Pa，整个缩聚反应过程 2.5
增加，从而更加容易实现生物降解 [28] 。PBSA 是一种 h。在 N 2 保护下，倒出反应物，冷却至室温即可 [39] 。
生产成本低、力学性能好、加工性能优异，在土壤环 制备 PBAT 需要较长的反应时间和高真空，反应温度
境中可以进行自然降解以及微生物降解过程，且降解 较高，以确保縮合反应顺利进行，并除去小分子量的
产物对环境无污染的绿色材料 [29~30] 。 副产物。
传统的聚烯烃分子由于主链为 C—C 键，若使用 PBAT 一般通常由 PBAT 树脂和其他树脂（如
后随意丢弃，在自然环境中难以分解。聚（丁二酸丁 PLA）共混改性而成，主要是塑料包装薄膜（农用地
二酯一共聚一己二酸丁二酯）（PBSA）是脂肪族聚酯 膜、 収缩膜、保鲜膜），塑料袋（购物袋、垃圾回收袋），
中的一种，其主要单体为丁二酸和 1，4 一丁二醇以 纸淋膜（用于纸杯包装纸等生物降解涂层），一次性用
及少量的己二酸，在自然界中水和微生物的作用下能 具（改性后，可用于一次性刀叉）等 [40] 。
够较快地分解为小分子，是一类生物可降解的高分子 1.6 聚乙交酯（PGA）
材料。PBSA 具有良好的机械性能和加工性能，但其 聚乙交酯（又名聚羟基乙酸、聚乙醇酸 Polyglyc
结晶度高、脆性大而抗冲击强度不足，限制了其广泛 olide，PGA。化学式 (C 4 H 4 O 4 )n ）是一种高结
应用 [31] 。一般通过改性后（如与 PCL 共混），提高 晶，可生物降解的脂肪族聚合物。外观黄色或浅褐
PBSA 综合性能后加以应用 [32] 。加工方式有注塑和挤 色颗粒。PGA 玻璃化转变温度 T g 为 35~40 ℃， 熔
塑等。 点在 225~230 ℃。PGA 有很高的结晶度 , 大约有
PBSA 是全生物降解塑料制品的基本原料，广泛 45%~55%， 从而导致不溶于水 。PGA 溶解性有点独
应用于农业、3D 打印、包装、医用、纺织等领域，发 特，就是它的高分子形态几乎不溶于所有常见的有机
展 PBSA 树脂符合国家可持续发展战略和绿色发展理 溶剂 ( 丙酮二氯甲烷 , 氯仿 , 乙酸乙酯 , 四氢呋喃 ),
念，可以从根本上解决 “ 白色污染 ” 难题 [33] 。 而低分子量的低聚物在它们的物理性质反面则有相当
1.5 聚对苯二甲酸已二酸 - 丁二酯（PBAT） 大的不同，更容易被溶解。然而，聚乙交酯溶解在高
聚对苯二甲酸已二酸 - 丁二酯（PBAT）主要是 氟化溶剂如六氟异丙醇，氟丙酮基多巴，这些可用
以对苯二甲酸（PTA）[ 或对苯二甲酸二酯（DMT）]、 于制备高分子量聚合物熔融纺丝、薄膜制备的溶液。
已二酸（AA）、1,4- 丁二醇（BDO）为原料，通过 PGA 纤维具有高强度和高模量 (7GPa) 且特别坚硬 [41] 。
直接酯化或酯交换法而制得 [34~35] 。PSAT 中含柔性的 PGA 加工零件方式有注塑成型和熔融纺丝等。
脂肪链和刚性的芳香键，因而具有高韧性和耐高温性， 聚乙醇酸的制备主要有两种方法，一种是乙醇酸
而有酯键的所在，促使 PBAT 具有生物可降解性 [36~37] 。 的缩聚反应（直接缩聚法一般情况下是乙醇酸（酯）
在芳香族 PBT 链段的存在，促使其降解速率相对较慢， 的直接脱水（脱醇）缩聚）获得。此种方法聚合工艺
同时相对较高的使用成本也限制了其使用。 短所得聚乙醇酸的分子量不高，产品性能差，易分解，
PBAT 是一种半结晶型聚合物，溶体体积流动速 实用价值小难以用于加工成型材料 ；另一种是将乙醇
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率 1.25~1.27 g/cm ；熔 点 110~120 ℃ ；玻璃化转变 酸缩聚聚合物加热分解得到环状乙交酯，利用乙交酯
温度 T g -30 ℃ ；结晶温度 T onset 74.6 ℃，邵氏硬度在 （聚乙醇酸的二元环状聚合物）开环聚合获得分子量为
85 以上 [38] 。 几万至几十万的高分子量聚乙醇酸，可以满足后道加
直 接 酯 化 法 合 成 PBAT， 将 一 定 摩 尔 比 的 DMT 工需求。乙交酯的开环聚合需要适合催化剂促进，否
（对苯二甲酸二酯）、BDO（1,4- 丁二醇）和一定量 则相对分子量难以提高 [42~43] 。
TBOT( 钛酸四正丁酯）加入到 250 mL 的四口烧瓶 聚乙交酯均聚物具有熔点高，难加工、强度低、
中，在 N 2 保护下逐渐升温至 160 ℃搅拌，大概反应 降解速度快等缺点，为改善 PGA 性能满足不同医用要
1.5 h 至酯交换反应产生的甲醇接近理论值。再加入一 求，需对 PGA 进行改性，其方法有 ：
定比例的 AA（已二酸）和一定量的 Sn(Oct) 2 ( 辛酸亚 （1）混入聚合物纤维形成自增强的聚羟基乙酸
锡）, 升温至 180 ℃，N 2 保护，搅拌反应大概 2 h 至 （SR-PGA）, 提高 PGA 强度，可提高到纯 PGA 的
酯化反应产生的水接近理论值。继续往体系中加入一 2~3 倍，这方法操作简单，不引入其他物质 ；

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