Ի՞նչ քայքայվող պոլիմերների հետ կարելի է խառնել PBAT-ը։

Պոլիբուտիլեն տերեֆտալատը (ՊԲՏ) լիովին կենսաքայքայվող ալիֆատիկ-արոմատիկ համապոլիեսթերի նոր տեսակ է՝ շղթայական հատվածներով, որոնք համատեղում են երկար շղթայական ալիֆատիկ ածխաջրածինների ճկունությունը արոմատիկ օղակների կոշտության հետ, ինչը նրան հաղորդում է գերազանց ճկունություն: Արդյունքում, ՊԲՏ-ն դարձել է կենսաքայքայվող պլաստմասսայի հետազոտությունների և լավ շուկայական կիրառությունների ամենաակտիվ քայքայվող նյութերից մեկը: Այնուամենայնիվ, մոլեկուլային շղթայում արոմատիկ ՊԲՏ շղթայի հատվածների առկայությունը հանգեցնում է համեմատաբար դանդաղ քայքայման արագության: Այն նաև ունի ցածր բյուրեղացում և բարձր մածուցիկություն, ինչը այն դարձնում է խիստ զգայուն կպչունության նկատմամբ: Բացի այդ, նյութը համեմատաբար թանկ է, ինչը հետագայում սահմանափակում է դրա շուկայի զարգացումը և կիրառումը: Հետևաբար, արժեքը նվազեցնելու և բարձր արդյունավետությամբ քայքայվող պլաստմասսա ստանալու համար անհրաժեշտ է ուսումնասիրել ՊԲՏ-ի մոդիֆիկացիան: ՊԲՏ-ի խառնումը կենսաքայքայվող պոլիմերների հետ մոդիֆիկացիայի ապացուցված մեթոդ է, որը կարող է բարելավել այլ հատկություններ՝ առանց ազդելու ՊԲՏ-ի քայքայման վրա, և որոշ կենսաքայքայվող պոլիմերներ նույնպես կարող են բարձրացնել ՊԲՏ-ի քայքայման արագությունը:

-PBAT խառնված PLA-ի հետ-

Պոլիլակտիկ թթուն (PLA), որը ամենաշատ ուսումնասիրված և առևտրային առումով հաջողակ կենսաքայքայվող նյութերից մեկն է, ունի գերազանց փայլ և պաշտպանիչ հատկություններ, բայց նաև ունի կարծրության և պակաս կարծրության, ճկունության և առաձգականության պակասի թերություններ: Հետևաբար, բարձր կարծրության PBAT-ի և PLA-ի խառնուրդը կարող է ոչ միայն բարելավել PLA-ի կարծրությունը, այլև արագացնել PBAT-ի քայքայման արագությունը:

Պարզվել է, որ PLA-ի ավելացումը զգալիորեն բարելավում է խառնուրդի ձգման ամրությունը՝ առանց ազդելու PBAT-ի բյուրեղային հատկությունների վրա, և որ հալույթի մածուցիկության բարձրացումը բարելավում է PBAT թաղանթների կայունությունը մշակման և ձևավորման ընթացքում։

Քանի որ PBAT-ը և PLA-ն անհամատեղելի համակարգեր են, ներկայումս ավելի շատ հետազոտություններ են իրականացվում երկուսի միջև համատեղելիության բարելավման ուղղությամբ, ինչը հանգեցնում է ավելի լավ մեխանիկական հատկություններով խառնուրդների ստացման: Օրինակ, գլիցիդիլ մետակրիլատի (GMA) ներառումը 3%-ից մինչև 5% զանգվածային մասնաբաժնով կարող է մեծացնել PLA/PBAT խառնուրդների հարվածային դիմադրությունը մինչև 26.5% և 51.7%, միաժամանակ բարելավելով PBAT-ի ցրումը PLA-ում: Բացի այդ, շղթայի երկարացնողի ավելացումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել երկուսի միջև միջերեսային լարվածությունը, ինչը մեծապես բարելավում է PBAT/PLA թաղանթների ճկունությունը. բազմաֆունկցիոնալ խմբային պլաստիկացնողի և կոնդենսատորի ավելացումը կարող է լավ տարողունակություն և պլաստիկացնող ազդեցություն ստեղծել PBAT/PLA խառնուրդների վրա՝ միաժամանակ բարելավելով մշակման հատկությունները:

-PBAT-ը խառնված է PPC-ի հետ-

Պոլիպրոպիլենային կարբոնատը (PPC)էկոլոգիապես մաքուր պլաստիկՍտացվում է արդյունաբերական թափոնների՝ ածխաթթու գազի և պրոպիլենօքսիդի հերթագայող համապոլիմերացման միջոցով, որն ունի քայքայման ունակություն և գերազանց թափանցելիության դիմադրություն: Այնուամենայնիվ, այն ամորֆ նյութ է, ապակե անցման ջերմաստիճանը ընդամենը 30-40°C է, և այն ունի ցածր ջերմաստիճանային ամրություն, բարձր ջերմաստիճանային չափային կայունությունը՝ վատ, թաղանթի ձևավորման դժվարություններ և այլ թերություններ: PPC-ի և PBAT-ի խառնուրդը ոչ միայն բարելավում է PPC-ի տեխնոլոգիական ունակությունը, այլև PBAT-ին ապահովում է ավելի գերազանց ընդհանուր կատարողականություն, և արդյունքում ստացված կոմպոզիտային նյութը կունենա մեծ զարգացման հնարավորություն միանգամյա օգտագործման սննդի փաթեթավորման, բժշկական նյութերի և այլնի համար:

Քանի որ PPC ֆրակցիան խառնված համակարգում ամորֆ է, PBAT/PPC կոմպոզիտային թաղանթի միկրոբյուրեղային չափը նվազում է. PPC-ի ներառումը զգալիորեն բարելավում է կոմպոզիտային թաղանթի ձգման ամրությունը և գազային արգելապատնեշային հատկությունները՝ միաժամանակ ապահովելով մատրիցի կենսաքայքայվելիությունը: Բացի այդ, PPC-ի և PBAT-ի առկայությունը արդյունավետորեն բարելավում է խառնուրդների ջերմային կայունությունը, բյուրեղությունը և մեխանիկական հատկությունները. երբ առկա է ընդամենը 10% PPC ըստ զանգվածի, խառնուրդների բյուրեղացման ջերմաստիճանը 37.5°C-ից բարձրանում է մինչև 66.8°C, ինչը հեշտացնում է փչովի թաղանթի ձևավորման գործընթացը:

Քանի որ PBAT-ը բյուրեղային պոլիմեր է և ունի մեծ բևեռային մոլեկուլային շղթա, այն նաև համատեղելիության խնդիրներ ունի PPC-ի հետ: Շղթայի երկարացնող տրիֆենիլմեթան տրիիզոցիանատի ներմուծումը հանգեցրել է PBAT/PPC թաղանթի ձգման և պատռման ամրության զգալի աճի՝ ինչպես երկայնական, այնպես էլ լայնակի ուղղություններով. բացող նյութի՝ մոնոգլիցերիդ ստեարատի ներմուծումը նույնպես բարելավել է թաղանթի կայունությունը փչման ժամանակ: Բացի այդ, PPC-ի և PBAT-ի խառնուրդին լցոնիչ նյութի՝ էթիլեն մեթիլ ակրիլատի - գլիցիդիլ մետակրիլատի (EMA-GMA) ավելացումը ոչ միայն բարելավում է փչված թաղանթի մշակման կայունությունը և որակը, այլև արդյունավետորեն բարելավում է դրա մեխանիկական հատկությունները, թթվածնային պատնեշը և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից պաշտպանող հատկությունները:

-PBAT-ը խառնվեց PBS-ի հետ-

Պոլիբուտիլեն սուկցինատը (PBS) առկա կենսաքայքայվող պլաստմասսաների շարքում ունի լավագույն մշակման արդյունավետությունը՝ գերազանց մեխանիկական հատկություններով։ Սակայն դրա ցածր մածուցիկությունը հանգեցնում է վատ հալման ամրության, ինչը չի նպաստում փչման կամ ձուլման միջոցով մշակմանը, և արտադրանքն ունի որոշակի փխրունություն։ Հետևաբար, PBAT և PBS մոդիֆիկացված խառնուրդների միջոցով երկուսի առավելությունները կարող են համակցվել՝ թերությունները փոխհատուցելու համար, և ստացված արտադրանքը կարող է օգտագործվել փաթեթավորման, սեղանի պարագաների, գյուղատնտեսական թաղանթների, կենսաբժշկական նյութերի և այլ ոլորտներում։

Ընդհանուր առմամբ, PBAT/PBS խառնուրդներում PBS-ի պարունակությունը չպետք է չափազանց բարձր լինի, մոտ 25%-ը նպատակահարմար է։ Պարզվել է, որ PBAT/PBS խառնուրդները ցուցաբերում են բարձր ձգման մոդուլ և բարձր երկարացում կոտրման պահին, երբ PBS-ի զանգվածային մասը 25% է. երբ PBS-ի պարունակությունը չափազանց բարձր է, արտադրանքները ցուցաբերում են ուժեղ փխրունություն։

-PBAT-ը խառնվել է PHBV-ի հետ-

Պոլի(պենտիլ հիդրօքսիբուտիրատը) (PHBV) բնական վերականգնվող նյութերից պատրաստված բիոմատերիալ է, որը սինթեզվում է խմորման միջոցով՝ օգտագործելով ածխածնի աղբյուր և միկրոօրգանիզմներում պահվող էներգիա, որն ունի լավ կենսաքայքայման և կենսահամատեղելիության հատկություններ, սակայն այն ունի նաև թերություններ, ինչպիսիք են վատ ջերմային կայունությունը և վատ բյուրեղացման հատկությունները: Հետևաբար, դրա PBAT-ի հետ խառնումը կարող է բարելավել PHBV-ի բյուրեղային հատկությունները և բարելավել նյութի մշակման և կիրառման հատկությունները:

PHBV-ի և PBAT-ի խառնուրդը ցուցաբերում է ավելի լավ վերամշակելիություն և թաղանթի հատկություններ, իսկ թաղանթի մեխանիկական հատկությունները համապատասխանում են առևտրային սննդի փաթեթավորման թաղանթների հատկություններին՝ մինչև 750% դեֆորմացիաներով պատռման պահին։

-PBAT-ը խառնված է PGA-ի հետ-

Պոլիգլիկոլաթթուն (PGA) ունի PLA-ին նման մոլեկուլային կառուցվածք և կատարողական բնութագրեր, սակայն այն ունի ավելի գերազանց քայքայման և պատնեշային հատկություններ։ Հումքի գինը ոչ միայն ցածր է, այլև ունի բարձր ձգման ամրության և բարձր ջերմային շեղման ջերմաստիճանի առավելություններ։ Հետևաբար, PGA-ի ընտրությունը PBAT խառնուրդի մոդիֆիկացիայի համար մեծ ներուժ ունի կիրառման համար միանգամյա օգտագործման արտադրանքի, ինչպիսիք են ջերմակայուն սպասքը, կենսաքայքայվող թաղանթային պարկերը և պատնեշային փաթեթավորումը, ոլորտում։

Պարզվել է, որ 20% PGA զանգվածային մասնաբաժին ունեցող PBAT/PGA կոմպոզիտներն ունեն 25 ՄՊա ձգման ամրություն և 600%-ից ավելի կտրման կետի երկարացում, որը կարող է օգտագործվել թաղանթային արտադրանք պատրաստելու համար։ 80% PGA զանգվածային մասնաբաժին ունեցող PBAT/PGA կոմպոզիտներն ունեն 120°C ջերմային շեղման ջերմաստիճան՝ միաժամանակ բարելավելով ամրությունը, որը կարող է օգտագործվել միանգամյա օգտագործման սեղանի պարագաներ պատրաստելու համար։ Միևնույն ժամանակ, PGA-ի ավելացումը կարող է զգալիորեն բարելավել PBAT/PGA կոմպոզիտային թաղանթների ջրային գոլորշու արգելապատնեշային հատկությունները։

Նման PLA-ին, PGA-ի և PBAT-ի միջև համատեղելիությունը վատ է, ուստի համակարգի ցրումը բարելավելու համար անհրաժեշտ է ընտրել համապատասխան համատեղելիացուցիչներ: Օրինակ, 4,4′-իլիդենբիս(իզոցիանատոֆենիլ) (MDI)-ը կարող է օգտագործվել PBAT/PGA կոմպոզիտները տեղում կոնդենսացնելու համար: MDI-ի հետ հաջող ռեակցիան հանգեցրել է խառնուրդների միջերեսային կպչունության զգալի աճի և հարվածային դիմադրության զգալի աճի՝ 9.0 կՋ/մ2-ից մինչև 22.2 կՋ/մ2, ինչպես նաև բյուրեղացման և գնդաձև բյուրեղի չափի նվազմանը, ինչը նպաստել է կոմպոզիտների ամրության և դրանց ջերմային կայունության բարձրացմանը:

-PBAT խառնված PVB-ի հետ-

Պոլիվինիլբուտիրալը (PVB) պոլիվինիլային սպիրտի և n-բուտիրալդեհիդի թթվային կատալիզացված խտացման արդյունք է՝ վերամշակված զարդանախշերում որոշակի քանակությամբ պլաստիկացնող նյութի առկայությամբ: Մոլեկուլային կառուցվածքի շնորհիվ PVB-ն օժտված է բարձր ձգման ամրության, հարվածային դիմադրության, բարձր թափանցիկության, ճկունության և քայքայման համադրությամբ: Որպես եզրային վերամշակված նյութ՝ PVB-ն հասանելի է մեծ քանակությամբ և ցածր գներով, ուստի դրա ընտրությունը որպես փոփոխված նյութ ունի զարգացման մեծ առավելություններ: PVB-ի ցածր կոնցենտրացիան բարձրացնում է PBAT-ի բյուրեղացման ջերմաստիճանը. PBAT/PVB համատեղելիությունը և մեխանիկական հատկությունները բարելավվում են կոնդենսատորի իոնոմերի և PVB-ի համատեղ գործողության շնորհիվ: