中國粉體網訊 近年，國內限塑令政策加碼，可降解塑料市場空間廣闊，PBAT（己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物）作為應用前景最好的可降解材料之一，兼具PBA和PBT的特性，既有較好的延展性和斷裂伸長率，又有較好的耐熱性和沖擊性能，可以滿足制品在包裝、購物袋、餐具、農業地膜等方面的應用。
PBAT圖源：宏盛化工
1、PBAT的發展優勢
從性能上看，聚乳酸（PLA）、PBAT、聚羥基脂肪酸酯（PHA）等生物降解塑料性能接近普通塑料，為替代不可降解塑料創造了條件；從技術上看，PLA生產的中間原料丙交酯技術難以完全突破，限制產能釋放，而PBAT國內生產工藝不受限于國外，產能快速擴張；從應用上看，可降解塑料主要應用在包裝、餐飲、醫療和農業等領域。
目前全球PBAT產能最大的三大公司分別是新疆藍山屯河化工股份有限公司、意大利Novamont和德國巴斯夫(BASF)。目前國內PBAT總產能已達30多萬噸。從國內在建產能來看，PBAT將迎來集中投產期，據不完全統計國內在建或規劃產能達563萬噸，大規模的投產和規劃也在一定程度上說明了PBAT材料的市場認可度。
2、PBAT用碳酸鈣改性
PBAT雖然性能優良，但價格昂貴，拉伸強度、模量較低等缺陷也限制了它的應用。碳酸鈣（CaCO3）來源于自然界，其價格低廉，產量豐富，且種類繁多。將碳酸鈣作為塑料添加劑，可以有效降低生產成本，同時保持塑料基體良好的力學性能。
碳酸鈣表面有許多羥基，與有機高分子材料相容性差，當到達一定細度后還容易發生團聚，表面改性是必要的輔助手段。目前，鈦酸酯和硅烷是應用很廣泛的偶聯劑，其中鈦酸鹽是不需要水縮合的質子反應物，硅烷是需要水縮合的羥基反應物，在碳酸鈣與PBAT結合時，硅氧烷能與CaCO3和PBAT表面殘留的水分子發生反應，能減緩分子鏈的降解速度，非常適合補強改性應用。
3、碳酸鈣/PBAT共混改性研究進展
案例1
鄧鵬等將不同細度碳酸鈣與PBAT原料及助劑共混擠出制備成高填充母粒，再將母粒與純PBAT以一定比例混合進行注塑制樣，分別得到碳酸鈣含量為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%的樣品，測試其拉伸強度、斷裂伸長率、比重等性能。
研究結果表明：①填充較低時，粉體粒徑對樣品拉伸強度影響較小，當填充超過30%，拉伸強度隨粉體粒徑的減小，會逐漸增加。②粉體粒徑越細，越有利于提高斷裂伸長率。
案例2
龐會霞等用硬脂酸對三種不同粒徑的碳酸鈣進行表面包覆改性，制備了PBAT/改性CaCO3復合薄膜，研究不同粒徑的改性CaCO3對復合薄膜熔融結晶行為、力學性能和水蒸氣透過性能的影響。
研究結果表明：①加入改性CaCO3后，PBAT的結晶溫度、結晶度及熔融溫度都有所提高。②PBAT/改性CaCO3復合薄膜力學性能均有明顯的提高，且隨著改性CaCO3粒徑減小，力學性能逐漸升高。③添加改性CaCO3后復合薄膜對水蒸氣的阻隔性能增強。
案例3
李博等采用碳酸鈣對PBAT/聚乳酸（PLA）復合材料進行改性，通過吹膜法成功制備出PBAT/PLA/CaCO3共混薄膜，并研究了CaCO3對PBAT/PLA復合材料的影響。
研究結果表明：①CaCO3的加入大大地增加了PBAT/PLA復合材料的熱穩定性，同時使PBAT/PLA復合材料的結晶度降低。②CaCO3的加入使PBAT/PLA復合薄膜在力學性能上有了很大的提高，橫向和縱向拉伸強度分別從21.06MPa和24.3MPa提高到了24.35MPa和28.7MPa，硬度（HD）達到了51。說明CaCO3對PBAT/PLA復合材料起了顯著的增強作用。③在流變測試中，CaCO3的加入使PBAT/PLA的復數黏度、儲能模量和損耗模量都有所提高，進一步證明了CaCO3提高了兩相界面的結合強度。
案例4
楊冰以PBAT為基材，以50%表面改性的CaCO3為填充物制備出具有較好吹膜性能的可降解高填充復合材料。
研究結果表明：①隨著CaCO3添加量的增加，CaCO3/PBAT復合材料的拉伸性能出現先提高后降低的趨勢，而偶聯劑以及增溶劑的使用則可以明顯提高CaCO3/PBAT（50%）復合材料的拉伸性能。
②CaCO3/PBAT（50%）薄膜制品的橫向拉伸強度可達20.10MPa，縱向拉伸強度可達21.73MPa，橫向斷裂伸長率為648%，縱向斷裂伸長率為528%，熔融指數為1.58g/10min，而且CaCO3分布均勻，完全被PBAT浸潤包覆。
小結：CaCO3/PBAT復合材料能實現力學性能提升要求，同時高填充率也能降低PBAT的使用成本，具有良好的應用前景。
參考文獻：
彤程新材，2022年半年度報告
鄧鵬，等：碳酸鈣在PBAT生物降解料中的性能對比，江西廣源化工有限責任公司
楊冰,等：碳酸鈣高填充聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯可降解復合材料的制備及性能表征，中國科學院
龐會霞，等：不同粒徑碳酸鈣對PBAT復合薄膜性能的影響，貴州省材料產業技術研究院
李博，等：碳酸鈣對PBAT/PLA復合材料性能的影響，貴州大學
（中國粉體網編輯整理/昧光）
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