生物降解材料的抗水解应用
在环保大趋势下,作为主流的生物降解聚合物材料之一,聚乳酸PLA/PBAT一直受到国内外研究的主要方向。随着我国对于限制塑料使用的政策的强势出台,PBAT、PLA材料作为生物降解材料的先头军,其应用范围越来越广泛。被广泛的应用与超市购物袋、食品包装袋、保鲜膜、袋子等,但是往往因为他们的生物降解特性,使得产品在某些性能稳定性有待提高,如何提高产品的产品稳定性。抗水解就是研究的一个重点,这就需要广大材料开发者去摸索探索把握好降解和水解以及抗水解的度了。
PBAT-聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯,其结构式如下图所示,属于石化基生物降解塑料,是目前生物降解塑料研究中和市场应用中非常活跃的降解材料之一。PBAT还是一种热塑性生物降解塑料,具有优秀的生物降解性能,经常用来和PLA共混改性,应用于包装薄膜、包装袋、农用薄膜、一次性餐饮具等。PBAT力学性能类似PBT,具有良好的延展性、断裂伸长率、耐热性和抗冲击功能。
PBAT是一种具备生物可降解性和力学性能的生物降解塑料,备受关注。然而,在实际使用中,单纯的PBAT材料抗水解性能较差,因为其分子结构中含有大量酯键,容易与空气中的水分子发生反应,导致酯键断裂和材料性能下降。特别是在高温高湿的环境下,水解老化现象更加明显,这限制了PBAT的存储期限和应用性能。因此,提高PBAT的抗水解性能非常重要。为了解决这个问题,碳化二亚胺类产品被广泛应用于聚酯基材料的抗水解改性。碳化二亚胺抗水解剂能够与水解产生的羧基发生反应,生成没有副作用的脲基化合物,从而有效抑制酯基的水解进程。这种高能效的抗水解添加剂可以显著提高PBAT的抗水解性能,进一步拓展其应用范围。
PLA膜和袋类产品具备出色的防水防潮性能,高透明度和涂层附着性。据研究表明,PLA的透明度和光泽度与PET相媲美,是LDPE的10倍。作为食品包装材料,能够有效隔绝氧气和水蒸汽,防止食品过早氧化和脱水,使食品保持新鲜状态,提高其储存期限。另外,优良的涂覆附着性实现了更为便捷的外包装印刷,降低了印刷成本。另外,研究发现,将PLA用作食品包装材料时,其表面形成的微酸性环境能够有效抑制细菌生长,从而增加食品的保鲜期。尽管PLA袋膜具有许多优点,但其自降解特性导致存储不便,而且加工后机械性能也会严重下降。这些缺点限制了PLA材料的广泛应用。通过添加碳化二亚胺类抗水解材料能有效调控PLA的降解速率从而控制其存储期限,同时增加PLA耐湿热老化的性能,使其不会因为加工高温而导致降解和机械性能的大幅降低。例如当我们在在PLA膜材中添加翌科聚合级抗水解剂ECO-4507,就能明显提高PLA膜材的成膜性能和湿热老化性能,还可通过了食品接触材料检测,用于食品包装材料。
生物降解材料是环保材料,但是性能往往不稳定。翌科也经常收到很多客户的反馈,抗水解,增塑、抗菌、抗紫外,降本等,翌科也乐意去解决这些问题,一个好的产品,就需要不断的升级创新,这也是翌科一直追求的材料人精神!