PBAT/PLA共混体系反应性增容机理研究进展

史向阳，夏学莲，赵海鹏，周鹏飞，张越新，马一超，李东伟，刘嘉旋

PBAT/PLA共混体系反应性增容机理研究进展

史向阳1，夏学莲1，赵海鹏1，周鹏飞2，张越新1，马一超1，李东伟1，刘嘉旋1

（1.河南城建学院材料与化工学院，河南 平顶山 467036；2.河南神马尼龙化工有限责任公司，河南 平顶山 467013）

综述聚对苯二甲酸−己二酸丁二醇酯/聚乳酸（PBAT/PLA）共混体系反应性增容机理的研究进展。通过归纳PBAT/PLA体系的4类反应性增容机理，即催化酯交换反应，引发支化和交联反应，端羟基与酸酐反应，端羧基与氨基反应。比较各类反应性增容方式的优缺点，展望PBAT/PLA体系反应性增容的发展前景。采用多种反应性增容方式可有效提高相容性，但其增容机理各不相同。酯交换催化剂可催化PBAT与PLA发生酯交换反应，生成PBAT−PLA共聚物，达到增容的目的。过氧化物可分解为活性自由基，引发生成PBAT−PLA共聚物。含有二酸酐基团或多氨基的增容剂，可分别与聚酯的端羟基、端羧基反应生成PBAT−PLA共聚酯。这些增容剂与聚酯的端基发生反应，在一定程度上抵消了热降解造成的分子量降低。在过量添加带有多个活性官能团的增容剂时，还可能发生支化、交联反应。在反应性增容过程中，还伴随着热老化、水解、酯化、酯交换等不可控反应的发生。

聚对苯二甲酸−己二酸丁二醇；聚乳酸；相容性；反应性增容；机理

聚对苯二甲酸−己二酸丁二醇共聚酯（PBAT）由己二酸、对苯二甲酸、丁二醇共聚而成[1]，可看作对苯二甲酸丁二醇酯（BT）与己二酸丁二醇酯（BA）的共聚物[2]，兼具聚己二酸丁二酯（PBA）和聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）的特性。在PBAT的大分子链上，PBT段含有刚性的苯环结构，赋予了PBAT较高的强度[3]、硬度；PBA为柔顺的脂肪链段，赋予了PBAT较高的冲击强度和断裂伸长率[4]。在PBAT的分子结构中，己二酸与对苯二甲酸的比例对PBAT性能的影响较大。当对苯二甲酸的比例较高时，PBAT的性能较为接近于PBT。当己二酸的含量较高时，PBAT的性能较为接近于PBA[5]。目前，工业化生产的PBAT的力学性能较为接近于PBA，具有较好的柔韧性、延展性[6]，同时还具有良好的生物降解性能[7]，被广泛应用于农用地膜[8]、手提袋等方面。

聚乳酸是一种线性、热塑性[9]的脂肪族聚酯[10]，具有较高的强度、模量、硬度，以及良好的生物相容性[11]、生物降解性[12-13]和可堆肥性[14]等。另外，合成聚乳酸所用的原料是乳酸或丙交酯，可通过自然界中的淀粉发酵制得，来源于自然界，废弃后又回归自然[15]，绿色环保[16]。然而，聚乳酸的冲击强度低[17-18]、脆性大[19]、断裂伸长率低[20]，限制了其广泛应用[21-22]。

将PBAT与PLA物理共混[23-24]，结合两者各自的优势[25]，制备出高强度、高模量、高韧性[5]、可生物降解的PBAT/PLA复合材料[26-28]，已成为研究的热点[29-30]。还可在PBAT/PLA体系中添加其他改性剂，赋予其抗菌性[31]、高弹性[32]等。然而，PLA的酯基含量较高，极性较强；PBAT的脂肪烃链段含量高，酯基含量低，极性较弱。PLA和PBAT为热力学不相容体系，在其混合时，相容性较差，界面黏结强度较低，容易出现相分离，应力不能在体系内部高效传递，导致复合材料的综合力学性能较差[33]。由此，对PBAT/PLA体系进行增容改性[34]，以提高PBAT与PLA之间的相容性，成为制备综合力学性能优良的PBAT/PLA复合材料的关键性技术[32]。

在PBAT/PLA共混体系中加入相容剂是提高两相相容性最简单、最高效的方法，根据相容剂作用的不同，又可分为物理增容[35-36]和化学增容。

物理增容利用增容剂与高聚物基体之间产生的相互作用（如分子间作用力、离子−离子间作用力、氢键等），提高本不相容的PBAT与PLA两相之间的相容性。这种增容方式主要是增加分子间的作用力，作用力较弱，不足以承受较大的外力，容易发生相界面脱粘，导致共混体系的综合力学性能较差，其改性效果不如化学增容。

化学增容又称反应性增容，在PBAT/PLA共混体系中加入酯交换催化剂、引发剂、扩链剂[37-40]、交联剂[41]等，使PBAT与PLA的分子链发生链交换，或聚酯的端羧基、端羟基与增容剂之间发生反应，使本不相容的PBAT与PLA两相之间通过共价键桥接。

与物理增容相比，反应性增容是将PBAT与PLA通过共价键连接起来，而不是通过加强分子间的相互作用，共价键是化学键，其相互作用力远远强于分子间的作用力，因此反应性增容能有效增强界面黏结力。下面将详细阐述PBAT/PLA共混体系的4种反应性增容机理：催化酯交换反应，过氧化物引发聚酯发生支化和交联反应，聚酯的末端羟基与酸酐反应，聚酯的末端羧基与氨基反应。这4种反应均能生成PBAT−PLA共聚酯，以提高体系的相容性。酯交换催化剂可催化PBAT与PLA发生酯交换反应，生成PBAT−PLA共聚物。过氧化物可分解为活性自由基，引发生成PBAT−PLA支化或交联共聚物。含有二酸酐基团的增容剂可与聚酯的末端羟基反应生成PBAT−PLA共聚酯，含有多氨基的增容剂可与聚酯的末端羧基反应生成PBAT−PLA共聚酯，最终达到反应性增容的效果。

1 通过酯交换反应生成PBAT−PLA共聚酯

酯交换催化剂是一种常用的提高聚酯混合体系相容性的反应性增容剂。将酯交换催化剂加入PBAT/PLA共混体系中，催化PBAT与PLA发生酯交换反应，生成PBAT−PLA共聚酯，以提高体系的相容性。在该类反应中，酯交换催化剂仅起到催化剂的作用，催化2种聚酯大分子之间发生反应，并未与PBAT、PLA的端基发生反应，催化剂本身也未通过化学键构成大分子的一部分。采用这种方法提高聚合物复合体系的相容性具有一定的局限性，只能催化2种酯基发生反应，只适合于提高2种聚酯之间的相容性。

Coltelli等[42]以钛酸四丁酯为催化剂，催化PBAT与PLA在共混过程中发生酯交换反应，生成PBAT−PLA共聚酯，反应效果与反应时间、钛酸四丁酯添加量有关。滴定结果显示，反应性—OH只存在于PBAT中，表明在混合时间较短时，界面处PBAT的—OH与PLA的酯基或—COOH发生反应，过程如图1所示。经酯交换催化改性后，复合材料的硬度减小；随着混合时间的延长，复合材料的断裂伸长率逐渐增加，表明酯交换反应提高了PBAT/PLA体系的相容性。

图1 钛酸四丁酯催化PBAT与PLA发生酯交换反应

Lin等[43]在PBAT、PLA的熔融挤出过程中添加酯交换催化剂钛酸四丁酯（LBT），所得复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、韧性和硬度都有所提高。在显微镜下观察到未加钛酸四丁酯的共混物断面较光滑，加入钛酸四丁酯后，催化PBAT与PLA发生了酯交换反应，改善了PBAT/PLA的界面相容性，使得断面变得较为粗糙，如图2所示。

图2 拉伸断面扫描电镜照片

2 过氧化物引发自由基反应生成PBAT−PLA支化或交联共聚物

在PBAT/PLA共混体系中加入适当的引发剂、交联剂，可引发PBAT与PLA发生自由基反应，生成PLA−PBAT支化或交联共聚物，这也是一种提高PBAT/PLA界面相容性的化学方法。该类反应多采用过氧类自由基引发剂或交联剂作为PBAT/PLA共混体系的增容剂，其反应性增容机理可概括如下。

1）过氧化物首先分解为初级自由基，初级自由基从PBAT、PLA大分子上夺取氢原子后稳定下来，失去氢原子的PBAT和PLA变成了PBAT•和PLA•长链自由基。

2）PBAT•和PLA•长链自由基在适当的条件下还可与氧气O2发生反应，生成PBAT—O—O•和PLA—O—O•长链过氧自由基。

3）PBAT•、PLA•长链自由基、PBAT—O—O•、PLA—O—O•长链过氧自由基等4种自由基之间可发生两两偶合。当PBAT•与PBAT•结合，PBAT•与PBAT—O—O•结合，PBAT—O—O•与PBAT—O—O•结合时，发生了交联反应，PLA同理。当PBAT•或PBAT—O—O•与PLA•或PLA—O—O•结合时，形成了PBAT−PLA共聚酯，起到了增容PBAT/PLA共混体系的作用。

4）在反应过程中还伴随着热降解、链断裂、水解、酯化、酯交换等一系列复杂反应。

Ma等[44]采用DCP（过氧化二异丙苯）原位增容制备了相容性良好的PBAT/PLA复合材料。在适当的条件下，DCP可分解为初级自由基，初级自由基具有较高的反应活性，可从PBAT和PLA大分子链上夺取1个氢原子，形成PBAT和PLA长链自由基，如图3中①—④所示。这些长链自由基可发生偶合，形成PBAT−PLA接枝或交联聚合物。这些反应不仅发生在PBAT和PLA的界面上，也可能发生在PBAT和PLA基体中。另外，还可能伴随发生链断裂和链转移反应，整个反应过程非常复杂。DCP引发PBAT与PLA发生自由基聚合，形成了PBAT−PLA接枝或交联聚合物，使得界面结合强度得到提高，断裂伸长率和冲击强度提高，体系的非牛顿流变行为更加显著，样品的断面形貌发生了显著变化，如图4所示。在未加DCP时，PBAT以颗粒状分散于PLA基体中，且PBAT的尺寸较大。在加入质量分数为0.1%的DCP后，PBAT仍以颗粒状分散于PLA基体中，但与不加DCP的样品相比，颗粒尺寸减小。在加入质量分数为0.5%的DCP后，PBAT的颗粒状分散现象消失，PBAT与PLA无明显的相界面，表明相容性得到大幅提高。

图3 DCP引发PBAT与PLA反应生成长链自由基

图4 PLA/PBAT（80/20）复合材料的断面形貌[44]

双叔丁基过氧异丙基苯（BIBP）属于过氧类自由基交联剂，它分解后无毒、无异味，是DCP潜在的替代品，其化学结构式如图5所示。Ai等[45]采用BIBP为交联剂，制备了相容性良好的PBAT/PLA复合材料。在存在BIBP的条件下，PBAT与PLA可发生自由基交联反应，如图6所示。BIBP受热分解成RO•自由基，RO•从PBAT、PLA中夺取氢原子，从而稳定下来，PBAT、PLA失去氢原子后形成了PLA•和PBAT•长链自由基，长链自由基两两偶合形成了交联聚合物。此外，还可能伴随热降解、水解、酯化、酯交换等反应的发生。研究表明，添加BIBP后的PBAT/PLA复合材料与未添加BIBP的样品相比，2种物质的玻璃化转变温度的差距减小，在扫描电镜照片中可观察到明显的塑性形变，断裂伸长率和拉伸强度均有提高。以上结果均表明，BIBP的加入提高了复合材料的相容性。

图5 BIBP的化学结构式

图6 BIBP引发PBAT与PLA发生交联反应

Coltelli等[46]以2,5−二甲基−2,5−双−（叔丁基过氧）己烷为引发剂，以期在PBAT/PLA熔融共混过程中生成PLA−PBAT共聚物，增加共混体系的相容性，其反应机理如图7所示。氧气可参与该自由基反应，熔融共混过程分别采用氮气、氧气氛围。PLA−PBAT共聚物可由长链自由基PBAT•或PBAT—O—O•与PLA•或PLA—O—O•反应来实现。PBAT与PLA在无氧气的条件下进行反应性共混，所得体系的相容性较差，这表明PLA−PBAT共聚物更倾向于通过PBAT—O—O•与PLA—O—O•反应得到。实际上，PBAT—O—O•与PLA—O—O•长链自由基可通过夺取氢得到氢过氧化物PLA—O—OH或PBAT—O—OH；氢过氧化物又可分解成HO•和PBAT—O•或PLA—O•自由基，这些自由基不稳定，容易生成醛端基。

图7 过氧化物ROOR存在条件下PLA/PBAT发生的主要反应

3 端羟基与酸酐反应生成PBAT−PLA共聚酯

酸酐可发生水解、醇解和氨解反应。含有二酸酐基团的化合物可作为PBAT/PLA共混体系的增容剂，PBAT和PLA上的端羟基可与酸酐基团发生类似于醇解的反应，将PBAT与PLA通过化学键连接起来，从而起到增容的作用。常用的有马来酸酐和邻苯二甲酸酐。马来酸酐又称顺丁烯二酸酐，其分子中同时含有双键和二酸酐基团，与聚合物反应可生成聚合物接枝马来酸酐（Polymer−g−MA），赋予聚合物二酸酐基团，酸酐基团的反应活性较高，易与—OH发生反应。

二酸酐类化合物反应性增容PBAT/PLA共混体系的机理相对复杂，马来酸酐和邻苯二甲酸酐的增容机理有相似的地方，但也有区别，可归纳如下。

1）马来酸酐含有1个双键和二酸酐基团，可通过引发剂的作用，将马来酸酐分子上的双键打开后接到聚乳酸大分子上，生成PLA−g−MA。此时参与反应的是双键，二酸酐基团得以保留，可与聚酯的端羟基发生反应。若PLA−g−MA上的酸酐基团与PLA的端羟基反应，则会发生扩链反应。若PLA−g−MA上的酸酐基团与PBAT的端羟基反应，生成的产物是PLA−g−PBAT，则发生增容反应。

2）马来酸酐也可与PLA或PBAT的端羟基直接反应，此时参与反应的是二酸酐基团，双键得以保留。此反应对PBAT/PLA共混体系无增容作用。

3）马来酸酐上的双键与PLA反应生成PLA−g− MA后，PLA−g−MA与PBAT之间存在偶极−偶极相互作用，也可达到增容PBAT/PLA共混体系的效果。

4）选取适宜的低聚物，对其进行马来酸酐化，赋予低聚物二酸酐基团。将马来酸酐化的低聚物作为增容剂加入PBAT/PLA共混体系中，PBAT和PLA的端羟基可与二酸酐基团反应，生成PBAT−g−PLA共聚物，也可能形成支化、交联聚合物，或发生扩链反应，增加聚酯的分子量。

5）与马来酸酐不同，邻苯二甲酸酐上的苯环的稳定性较好，苯环基本不参与反应，只有二酸酐基团可与PBAT、PLA的端羟基反应，发生扩链反应或增容反应。

6）MA和DCP的存在也可能催化或促进PLA的降解、水解和分子链断裂，造成分子量降低。

Phetwarotai等[47]采用PLA−g−MA作为PBAT/ PLA共混体系的增容剂，可能发生如图8所示的扩链、增容反应。当PLA−g−MA上2个酸酐基团同时与1种聚酯发生反应时，属于扩链。当PLA−g−MA上的1个酸酐基团与PLA发生反应时，则另一个酸酐基团与PBAT反应，属于增容反应，有利于提高PBAT/PLA共混体系的相容性。研究结果表明，经过PLA−g−MA反应性增容后，PBAT/PLA共混体系的冲击强度得到提高。在受到冲击作用力时，PLA基体中产生的微裂纹在传播过程中会被PBAT−PLA界面所阻碍。将PLA−g−MA加入PBAT/PLA共混体系后，其玻璃化转变温度、结晶温度、熔点和结晶度均发生了变化。这是因为PLA−g−MA引发的扩链反应使得分子量增加，分子链运动的受限程度也随之增加。

图8 PLA–g–MA与PBAT/PLA可能发生的反应

有报道指出，PLA−g−MA与PBAT可形成偶极−偶极相互作用，也可改善体系的相容性。Mohapatra等[48]采用过DCP引发PLA接枝马来酸酐反应，生成PLA−g−MA，并通过PLA−g−MA与PBAT之间的偶极‒偶极相互作用，达到增容PBAT/PLA共混体系的目的，如图9所示。采用PLA−g−MA与PBAT共混所得复合材料与PBAT/PLA复合材料相比，其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度均有所提升。DSC和TG结果表明，改性后复合材料的热性能得到提高。XRD结果显示，晶面间距增加，表明PLA−g−MA提升了界面相容性。

图9 PLA−g−MA与PBAT之间的偶极−偶极相互作用

Xu等[33]采用PLA−g−MA作为增容剂，以提高PBAT/PLA基复合材料的相容性，结果表明反应性增容效果良好。特别是同时使用PLA−g−MA和硅烷偶联剂KH560时，其增容效果最佳。

Carbonell-Verdu等[49]采用马来酸酐化的棉花籽油（MCSO）作为增容剂，制备了高性能的PBAT/PLA共混体系，MCSO的化学结构式、反应性增容PBAT/PLA的机理如图10所示。棉花籽油经过马来酸酐化后，其上的酸酐基团可与PLA和PBAT的端羟基发生反应，不但起到了扩链剂的作用，还会促使大分子链发生支化和交联反应。此外，马来酸酐化的棉花籽油结构类似于甘油三酯，还能起到一定的增塑作用，从而提高复合材料的断裂伸长率，但提高热稳定性的效果不明显。

图10 马来酸酐化棉花籽油（MCSO）的化学结构式及反应性增容PBAT/PLA的机理

噁唑啉官能团能与羧酸反应生成酯酰胺，发生的反应如图11所示。双噁唑啉化合物是一种很好的线性扩链剂，其反应活性较高，可与聚酯的端羧基发生扩链反应，使其分子量增加。双噁唑啉化合物不能与聚酯的端羟基进行反应，而二酸酐能与聚酯的端羟基会发生反应。由此，将双噁唑啉化合物与二酸酐复配使用，对聚酯的扩链效果非常好。

图11 噁唑啉与羧酸之间的反应

Dong等[50]采用2,2'−（1,3−亚苯基）−二恶唑啉（BOZ）和邻苯二甲酸酐（PA）为复配扩链剂，通过反应性增容制备高性能PBAT/PLA复合材料，其过程中可能发生的反应如图12所示。结果显示，PBAT/PLA/BOZ和PBAT/PLA/PA共混体系的拉伸强度比PBAT/PLA共混体系的高；PBAT/PLA/BOZ/PA共混体系的拉伸强度和断裂伸长率进一步提高，分子量也显著增加，表明BOZ促进了PBAT与PLA的扩链反应，增容效果最好。

相反，有研究表明，采用PLA−g−MA与PBAT共混，或在PLA与PBAT共混过程中直接添加DCP和MA进行原位反应性共混，均会导致分子量降低。相比之下，PBAT与PLA直接共混，不添加DCP和MA进行反应性增容，其共混物的分子量更高。Rigolin等[51]认为，在过氧化二异丙苯（DCP）引发PLA接枝马来酸酐（MA）的反应过程中，会发生分子量降低、羧酸含量增加等现象，主要原因包括以下4个方面。

1）PLA在加工过程中会发生水解反应，酯键断裂，分子量降低，羧酸含量增加，发生的反应如图13a所示。

2）以DCP为引发剂，MA为接枝剂，在熔融挤出制备PLA−g−MA的过程中，MA与PLA的端羟基发生反应（如图13b所示），体系的羧酸含量也会增加。

3）在过氧化物DCP存在时，MA可从PLA的伯碳原子上夺取1个氢与其双键反应（如图13c所示），羧酸含量也会升高。

4）MA的存在会催化PLA的水解反应，导致分子量降低、羧酸含量增加。不添加DCP和MA，将PBAT与PLA直接共混，聚酯之间可发生缩聚（如图13d所示）或酯交换。但缩聚反应生成了水，与水解反应是一对竞争反应，实验表明缩聚反应占优势。实验结果表明，在PLA/PBAT中只添加马来酸酐，分子量降低，羧酸含量增加；流变性能测试结果显示，黏度降低，分子量降低，且分子量分布呈现双峰，表明马来酸酐不但未提高PBAT/PLA体系的相容性，反而促进了高聚物的降解。不经过任何改性，直接将PLA/PBAT进行常规加工，反而呈现出更高的屈服强度，表明在此条件下PLA与PBAT之间更容易发生界面反应。

图12 PLA、PBAT与BOZ、PA之间可能发生的反应

图13 DCP、MA与PBAT、PLA之间可能发生的反应

4 端羧基与氨基反应生成PBAT−PLA共聚酯

氨基既可与—COOH反应，也可与—OH反应。选取适当的含有2个以上氨基官能团的增容剂加入PBAT/PLA共混体系中，可与PBAT和PLA的端羧基、端羟基发生反应，达到反应性增容效果。

带有2个以上氨基的低聚物或化合物增容PBAT/PLA共混体系的机理相对简单，氨基可与PBAT和PLA的端羟基反应，也可与其端羧基反应。据相关文献报道，氨基优先与聚酯的端羧基发生反应，达到反应性增容效果。另外，氨基还可与PBAT、PLA大分子链的端羧基之间形成氢键，在一定程度上也可起到增容的作用。

Jin等[52]通过一步合成法制备了氨端基超支化聚合物（HBP），其分子结构如图14所示，并将其作为反应性增容剂应用于PBAT/PLA共混体系中。红外光谱分析结果表明，氨基与羧基之间存在氢键作用，更重要的是PBAT、PLA的端羧基可与HBP上的氨基发生反应，如图15所示。PBAT/HBP/PLA共混体系的拉伸强度、断裂伸长率远远高于PBAT/PLA共混体系的，表明HBP大幅提高了体系的相容性。从SEM照片上可清晰看到PBAT与PLA的界面情况（如图16所示），未添加HBP的样品基质中散布着许多孔和突起结构，这表明PBAT/PLA的相容性较差。在添加1.0份HBP后，分散颗粒的尺寸明显减小，表明PLA与PBAT之间的相容性得到提高。在PLA/PBAT体系中添加2.5份HBP后，基本观察不到两相的界面，表明PLA与PBAT之间具有高度的相容性。

图14 氨端基超支化聚合物（HBP）的分子结构式

图15 氨端基超支化聚合物HBP与PBAT、PLA之间的化学反应和氢键作用

图16 液氮脆断PBAT/PLA复合材料SEM照片[52]

Sis等[53]采用3−氨丙基三甲氧基硅烷（其结构式如图17所示）为偶联剂增容PBAT/PLA复合材料体系，每个偶联剂分子上含有3个硅烷氧基团和1个氨基，硅烷氧基团可与PBAT、PLA上的—OH反应，其上的氨基可与—OH、—COOH反应，可提高PBAT/ PLA共混体系的相容性。结果表明，当偶联剂的质量分数为2%时，复合材料的拉伸、弯曲、冲击强度均最高，在其质量分数超过2%后，复合材料的力学性能反而有所降低。

图17 氨丙基三甲氧基硅烷的结构式

5 结语

经过国内外科研工作者十几年的不懈努力，通过反应性增容PBAT/PLA共混体系提高材料的综合力学性能已经取得了很大的进展。与物理增容相比，反应性增容通过化学键将PBAT与PLA结合，通过稳定、牢固的共价键桥接作用达到强力黏结，其效果明显优于通过分子间作用力、氢键、偶极相互作用等达到效果的物理增容。然而，反应性增容还存在以下问题。

1）反应性增容剂在与PBAT、PLA反应时，只有生成PBAT−PLA共聚酯时才能起到增容作用。除此之外，还伴随热降解、水解、扩链、酯化或其他副反应，这些反应难以控制。

2）经反应性增容后，形成了PBAT−PLA共聚酯。当增容剂过量时，可发生轻微的支化和交联反应，造成分子结构的规整性、对称性被破坏，分子链段运动困难，结晶性能降低。从这个角度上讲，对强度会有一定的负面影响，还会造成熔体流动性降低，成型的加工难度增大。

3）PBAT和PLA端基为—OH和—COOH，酸酐基团只与PBAT和PLA的—OH反应，氨基基团只与PBAT和PLA的—COOH反应，单独使用酸酐类或带氨基的增容剂增容PBAT/PLA复合材料，体系中仍存在活性端基。反应性增容PBAT/PLA共混体系还有待深入探讨和研究。

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Research Progress of Reactive Compatibilization Mechanism of PBAT/PLA Blend System

SHI Xiang-yang1, XIA Xue-lian1, ZHAO Hai-peng1, ZHOU Peng-fei2, ZHANG Yue-xin1, MA Yi-chao1, LI Dong-wei1, LIU Jia-xuan1

(1. School of Materials and Chemical Engineering, Henan University of Urban Construction, Henan Pingdingshan 467036, China; 2. Henan Shenma Nylon Chemical Co., Ltd., Henan Pingdingshan 467013, China)

The work aims to review the research progress of the reactive compatibilization mechanism of PBAT/PLA blend system. Five types of reactive compatibilization mechanisms of PBAT/PLA system were summarized, including catalyzing transesterification reaction, initiating branching and crosslinking reaction, reaction between terminal hydroxyl group and acid anhydride, and reaction between terminal carboxyl group and amino group. The advantages and disadvantages of various reactive compatibilization methods were compared, and the development prospect of reactive compatibilization of PBAT/PLA system was prospected. The compatibility could be effectively improved by multiple reactive compatibilization methods, but the mechanisms of various reactive compatibilization were different. The transesterification catalyst could catalyze the transesterification reaction between PBAT and PLA to generate PBAT-PLA copolyester to achieve the purpose of increasing compatibility. Peroxide could decompose into active free radicals and initiate the formation of PBAT-PLA copolyester. The compatibilizers with dianhydride groups and amino groups could react with the —OH and —COOH respectively to form PBAT-PLA copolyester. These compatibilizers react with terminal groups of polyesters to offset the decrease in molecular weight caused by thermal degradation to a certain extent. The excess compatibilizers with more than two functional groups may cause branching or crosslinking reaction. The reactive compatibilization is also accompanied by uncontrollable reactions, such as thermal aging, hydrolysis, esterification, and transesterification.

poly(butylene adipate-co-terephthalate); polylactic acid; compatibility; reactive compatibilization; mechanism

TQ326.9

A

1001-3563(2023)03-0061-12

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.008

2022−03−11

平顶山市重大科技攻关项目（2020ZD05）；河南省高等学校重点科研项目（22B430008）；河南城建学院省级大学生创新创业训练计划（202211765014）

史向阳（1986—），男，硕士，讲师，主要研究方向为材料成型加工。

责任编辑：彭颋