近日，食品科學(xué)與工程學(xué)院侯漢學(xué)教授團(tuán)隊(duì)在《International Journal of Biological Macromolecules》發(fā)表了題為“Relationship between phase morphologies and mechanical properties of thermoplastic starch/poly(butylene adipate-co-terephthalate) composite films prepared by extrusion blowing”的研究論文。翟曉松博士為該論文的第一作者，侯漢學(xué)教授和王文濤副教授為該論文的通訊作者。

塑料由于質(zhì)輕價(jià)廉和性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)一直是包裝行業(yè)的關(guān)鍵材料之一，傳統(tǒng)石油基塑料由于其難以降解性和回收處理不到位等原因帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，近年來可持續(xù)性、可工業(yè)化和可降解性正在成為一次性塑料制品領(lǐng)域的重要考慮因素。聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）是一種市售的生物降解聚合物，具有類似于低密度聚乙烯（LDPE）的高柔韌性和力學(xué)性能，但其較高的市場價(jià)格限制了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。從商業(yè)角度來看，將PBAT與低成本的天然高分子聚合物（如熱塑性淀粉（TPS））共混是制備生物降解材料的實(shí)用途徑。然而，疏水性PBAT和親水性TPS之間經(jīng)常發(fā)生不混溶和相分離，這極大地影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，因此TPS/PBAT共混體系的相組成和界面相互作用引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。

不混溶共混體系的力學(xué)性能除了所用聚合物自身的性質(zhì)外，還受到相形態(tài)的極大影響，這取決于共混比例、組分特性和加工歷史。該研究采用擠出吹塑法制備了TPS/PBAT生物降解復(fù)合膜，利用多種技術(shù)手段識別和鑒定共混體系的相形態(tài)和相分布，闡明了復(fù)合膜隨著TPS/PBAT比例變化而呈現(xiàn)出“TPS連續(xù)相-PBAT分散相、TPS-PBAT共連續(xù)相、PBAT連續(xù)相-TPS分散相”的相形態(tài)演變規(guī)律，復(fù)合膜相形態(tài)與力學(xué)性能之間存在顯著相關(guān)性，復(fù)合膜的力學(xué)性能在相變點(diǎn)附近發(fā)生飛躍。

圖1. TPS/PBAT復(fù)合膜的制備與表征

該研究明確了TPS/PBAT復(fù)合膜的相形態(tài)演變規(guī)律及其與力學(xué)性能之間的關(guān)系，并提出在PBAT較低含量下誘導(dǎo)和強(qiáng)化其連續(xù)相結(jié)構(gòu)的發(fā)展可作為改善TPS/PBAT復(fù)合膜力學(xué)性能的新思路，這對于制備高性價(jià)比的生物降解塑料具有重要意義，同時(shí)為雙相共混體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能研究提供參考。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、山東省高校青年創(chuàng)新人才引進(jìn)與教育項(xiàng)目、山東省農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)重大創(chuàng)新計(jì)劃、山東省重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)計(jì)劃的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.10.221

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波