摘要
由于不可降解塑料废弃物带来的巨大环境安全风险，可生物降解聚合物，特别是聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）越来越受到人们的关注。然而，高生产成本和低热学和力学性能限制了PBAT的使用，只有在必须要求生物降解性的情况下才占有优势。PBAT通常与聚乳酸（PLA）混合或选择性的添加天然填料来制备PBAT基复合材料以期获得性能的改善。然而，PBAT与PLA的不相容性以及填料在PBAT中的分散问题亟待解决。 针对上述问题，本文分别以环氧大豆油（ESO）协同PLA、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（MMA-GMA，简称MG）协同PLA以及长链离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐（IL）协同钠基蒙脱土（Na+MMT）作为填料制备了一系列PBAT基复合材料，深入探讨了对PBAT基复合材料综合性能的改善。主要内容如下： （1）采用PLA增强PBAT基复合材料，并用ESO作为反应性增容剂对PBAT/PLA共混物进行反应增容。反应机理是ESO上的环氧基团能够与PBAT和PLA的末端的羧基和羟基反应，进而生成PBAT-g-ESO-g-PLA支化大分子，通过增强界面相互作用改善PBAT和PLA的相容性。同时，ESO作为生物基助剂，保证了复合材料的完全可生物降解特性。红外光谱证实了ESO的增容机理，表明ESO能够与PBAT和PLA反应形成化学键合界面。相容性的改善使两相的玻璃化温度接近，同时加工性能和拉伸性能均得到显著提高。ESO添加量为6wt%时，PBAT/PLA/ESO共混物的最大断裂应变为792%，抗拉强度为35.7MPa，分别是PBAT/PLA复合材料的2.1倍和3.1倍。 （2）为了进一步的提高PBAT基复合材料的力学性能，选用了实验室自制的MMA-GMA共聚物作为相容剂来改善PBAT和PLA的相容性。基于同样的增容机理，支化大分子的形成改善了两者之间的相容性。PLA与MG较好的混溶性抑制了PLA的冷结晶和熔融行为。增容效应促进了PLA相的粒径变小，并分散均匀。同时PLA的非均相成核效应得到增强，导致了PBAT的结晶温度升高。PBAT/PLA/MG共混物更高的复数粘度和模量证明了界面相互作用和熔体强度的改善，并且实现了更好的延展性和刚性平衡。当MG添加量为6wt%时，PBAT/PLA/MG共混物实现了694%的最大应变和49MPa的拉伸强度，分别是PBAT/PLA复合材料的1.8倍和4.3倍。 （3）为了使PBAT基复合材料获得更突出的性能，利用IL协同Na+MMT对PBAT进行增强。将PBAT、Na+MMT和IL以一步熔融共混的方式，制备了一系列PBAT/MMT/IL纳米复合材料。通过离子交换反应，IL在PBAT基质中对Na+MMT进行剥离，改善了Na+MMT的团聚效应。XRD和SEM的结果表明了三元共混物中Na+MMT能够被IL完全剥离。分散良好的Na+MMT提高了共混物的模量和熔体强度，同时增强了PBAT的结晶行为。此外，IL的存在赋予了复合材料优异的介电性能和抑菌能力，为PBAT基复合材料的应用提供了新思路。
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