Preparation and Properties of Fully Biodegradable High Impact PLA/PBAT Composites

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2024.05.005

Abstract

Abstract:

Poly (butyleneadipate-co-terephthalate) (PBAT) was used to toughen poly (lactic acid) (PLA), and a fully biodegradable high impact PLA/PBAT composite was prepared. To improve the interface compatibility between PBAT and PLA, PBAT grafted glycidyl methacrylate (GMA)(PBAT-GMA) compatibilizer was prepared by the melt grafting method. The effect of the mass fraction of compatibilizer on the properties of PLA/PBAT composite was studied. The results show that with the increase of PBAT-GMA mass fraction, the impact strength of the composites is significantly improved. When the PBAT?GMA mass fraction is 30%, the impact strength of the composites reaches 64.8 kJ/m², and the elongation at break is 289.9%; the compatibilizing mechanism is the epoxy groups on PBAT?GMA can react with the end groups of PLA, which effectively improves the interfacial compatibility between PLA and PBAT.

Key words: Poly (lactic acid), Poly (butyleneadipate-co-terephthalate), Compatibilizer, Toughening

摘要：

采用生物降解高分子材料聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）增韧聚乳酸（PLA），制备了全生物降解高抗冲PLA/PBAT复合材料；为改善PBAT与PLA之间的界面相容性，采用熔融接枝的方法制备了PBAT接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)(PBAT-GMA)相容剂；研究了相容剂质量分数对PLA/PBAT复合材料性能的影响。结果表明，随着PBAT-GMA质量分数的增加，复合材料的冲击性能大幅提高；当PBAT-GMA质量分数为30%时，复合材料的冲击强度达到64.8 kJ/m²，断裂伸长率为289.9%；PBAT-GMA上的环氧基团与PLA的端基发生反应，可有效改善PLA与PBAT之间的界面相容性。

关键词: 聚乳酸, 聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯, 相容剂, 增韧

CLC Number:

O631

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Figures/Tables 11

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w（PBAT⁃GMA）/%	拉伸模量/MPa	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%
0	1 101.2	49.3	192.0
5	1 138.8	48.8	288.0
10	1 022.8	48.4	288.5
15	1 324.3	41.9	285.6
20	1 320.6	40.8	278.6
30	1 390.3	40.3	289.9

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30	1 390.3	40.3	289.9

w（PBAT⁃GMA）/%	T_g/℃	T_m/℃	ΔH_m/(J·g^-1)	T_c/℃	ΔH_c/(J·g^-1)	X_c/%
0	60.9	167.6	26.3	102.2	19.4	10.6
5	61.1	167.9	22.7	107.2	19.1	5.6
10	60.8	167.7	22.9	107.3	19.5	5.1
15	60.5	167.8	22.4	109.3	19.4	4.6
20	60.9	167.9	21.9	109.7	19.3	3.9
30	60.9	167.7	22.0	109.7	18.9	4.7

w（PBAT⁃GMA）/%	T_g/℃	T_m/℃	ΔH_m/(J·g^-1)	T_c/℃	ΔH_c/(J·g^-1)	X_c/%
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w（PBAT⁃GMA）/%	T_g1/℃	T_g2/℃	(T_g2-T_g1)/ ℃
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5	-27.7	62.4	90.1
10	-26.1	62.9	89.0
15	-25.9	62.6	88.5
20	-25.4	62.5	87.9
30	-24.2	62.2	86.4