中國粉體網(wǎng)訊  “禁塑令”出臺以來，可降解塑料儼然成為塑料行業(yè)的環(huán)保新風尚。據(jù)了解，我國可降解塑料產業(yè)鏈大多分布在廣東、山東、江蘇等地，PLA、PBAT是目前產能產量較為穩(wěn)定的可降解材料，也是未來主要的發(fā)展方向。

幾種可降解塑料綜合性能對比

另一方面，PLA拉伸強度和楊氏模量較高，但延伸率最低、韌性差。PBAT與一般塑料相比，存在結晶性較差、熔體強度較低、價格較高等問題，限制了其在纖維和膜材料等其他領域應用。對此，很多學者研究將碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土等無機材料應用于降解塑料，以改善產品的加工性能、降低生產成本，并拓寬其適用范圍和領域。

碳酸鈣

CaCO₃是塑料工業(yè)中用量最大的無機填料之一。納米CaCO₃粒子具有尺寸小，比表面面積大，表面原子處于高度活化狀態(tài)的特點，與聚合物有很強的界面相互作用，可對聚合物進行增韌增強，使塑料為基體的塑料/納米復合材料具有無機，有機和納米材料的綜合優(yōu)點被廣泛應用于塑料填充改性中。

肖運鶴經(jīng)過研究測試發(fā)現(xiàn)從碳酸鈣的含量為0%開始到碳酸鈣含量為50%，碳酸鈣與PBAT的共混塑料的拉伸性能出現(xiàn)了先是增加后來下降的現(xiàn)象，而加入偶聯(lián)劑KH560和增容劑ADR時，明顯提高了碳酸鈣含量在50%的PBAT與碳酸鈣的共混塑料的拉伸性能，并且在偶聯(lián)劑使用含量在2%，增溶劑含量在1%時，其共混塑料的拉伸性能達到峰值。

楊冰研究發(fā)現(xiàn)同樣是以PBAT為基體材料，填料為碳酸鈣含量50%時的共混制作出的復合材料，使用雙層包覆技術制作出來的可完全生物降解的復合材科力學性能良好。使用雙層包覆法加入0.5%KH560和0.5%鈦酸酯102對碳酸鈣進行表面改性。制備出的復合材料拉伸強度有所增加，相對于助劑不變的情況下對碳酸鈣單層包覆法進行表面改性，制備出的復合材料的拉伸強度有不小的提升。

馮潮等通過雙螺桿擠出機將碳酸鈣母粒與PBAT熔融共混制成均相材料。結果表明：隨著碳酸鈣含量的增加，PBAT的斷裂伸長率、拉伸強度整體呈下降趨勢，當碳酸鈣母粒含量為40%時，PBAT斷裂伸長率降低了59.68%，拉伸強度降低了56.19%；沖擊強度隨碳酸鈣含量的增加呈現(xiàn)上升趨勢，當碳酸鈣母粒含量40%時，PBAT沖擊強度升高了46.52%；碳酸鈣含量的增加對PBAT的維卡軟化溫度影響不大；PBAT的密度隨著碳酸鈣含量的增加而增大，當碳酸鈣母粒含量為40%時，密度為1.44g/cm³，升高了19%。

劉逸涵等將碳酸鈣改性得到鋁酸酯碳酸鈣（Al-CaCO₃），并研究其對PLA降解性能的影響。結果表明：Al-CaCO₃可極大地提高PLA的降解性能。純PLA在8d內僅降解約20%，而Al-CaCO₃添加量在30%以上時，可在3d內使PLA完全降解，有利于材料的應用和家庭與工業(yè)堆肥。

滑石粉

滑石粉具有熔點高、分散性較好等優(yōu)越性能，且其價格低廉。滑石粉添加到生物可降解塑料中可增加材料的剛性、熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性、表面硬度等；同時，超細滑石粉還可作為聚乳酸（PLA）的無機成核劑，添加適量超細滑石粉，可提高聚乳酸的結晶度和結晶速率，大大提高其力學性能。將其用于PBS的填充，可以有效地改善PBS的熱穩(wěn)定性以及力學性能，并且可以有效地降低生產成本。

趙研在其研究中，首先使用偶聯(lián)劑對滑石粉進行預處理，然后將PBS與滑石粉進行共混，最終形成PBS/滑石粉復合材料。其研究結果表明：PBS基體與滑石粉的相界面十分模糊，這一點說明該實驗得到了混合程度好的復合材料；并且和純PBS比較，最終得到的PBS/滑石粉復合材料的熱穩(wěn)定性和拉伸輕度都得到了一定程度地提高。說明滑石粉對材料改性確實能起到增強作用。

蒙脫土

蒙脫土作為一種來源豐富、價格便宜、具有一定膨脹性能和極大表面積的層狀硅酸鹽，層狀結構賦予了蒙脫土一定的功能性，使制備的復合材料的力學性能、熱性能和阻隔性能有很大提升。

Fukushima等將PBAT分別與5%（w）和10％（w）的黏土納米顆粒（包括改性前后的蒙脫土、改性前后的氟鋰蒙脫石和未改性的海泡石）熔融共混來制備PBAT基納米復合材料。結果表明，黏土在PBAT中分布和分散都很好，與PBAT基體呈現(xiàn)很高的化學親和力；并可以改善PBAT的力學性能和熱穩(wěn)定性。

B.W.Chieng等制備插層和剝離型PBS／PBAT／有機化蒙脫土（OMMT）納米復合材料。發(fā)現(xiàn)OMMT的增強作用改善了納米復合材料的相容性、力學性能及熱穩(wěn)定性。S.Livi等利用不同離子液體處理MMT得到MMT–201和MMT–1，用于填充PBAT制備納米復合材料。研究發(fā)現(xiàn)，復合材料的拉伸彈性模量最高可提高25%，同時對水和CO₂的阻隔性能降低。

小結

可降解塑料國內起步晚、增速快、行業(yè)空間大。業(yè)內人士預測，在“十四五”期間，我國的可降解塑料市場將以11.3%的年復合增速增長，到2025年實現(xiàn)500億元以上的營收規(guī)模。未來，加強新品種的研發(fā)，更深入研究無機材料的應用，開發(fā)低成本、高性能的可生物降解聚合物及其復合材料是一種理想且可持續(xù)的策略。

參考資料：

馮潮等.碳酸鈣含量對PBAT物理性能的影響

張宗飛等.可降解塑料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

陳科等.國內外新型可降解塑料研究進展

陜潔等.可生物降解塑料的合成及其改性

晏永祥等.可生物降解塑料PBAT共混改性研究進展

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權請告知刪除！