聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一種柔韌性較好的生物可降解塑料，但價(jià)格較高。我國(guó)秸稈年產(chǎn)量十分巨大，僅東北地區(qū)每年的秸稈總量就達(dá)到幾億噸，但大多數(shù)都沒(méi)有得到充分利用，因此它成為了制備生物質(zhì)復(fù)合材料的優(yōu)良原料。利用PBAT與秸稈粉熔融共混制成生物質(zhì)復(fù)合材料，此復(fù)合工藝對(duì)降低PBAT生產(chǎn)成本、充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物、減少環(huán)境污染等都具有重大意義。但由于秸稈粉的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的親水性基團(tuán)——羥基，導(dǎo)致其與PBAT 的親疏水性有較大的差別，所以兩者存在界面相容性較差的難題。

針對(duì)以上難題，沈陽(yáng)化工大學(xué)塑料工程研究中心等以棕櫚酰氯為酯化劑對(duì)秸稈粉進(jìn)行表面改性，由于其含有十六碳碳長(zhǎng)鏈，將其修飾到秸稈粉分子上，能極大地降低秸稈粉的親水性，改善秸稈粉與疏水性PBAT的界面相容性問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上通過(guò)考察秸稈粉的不同酯化條件對(duì)PBAT/秸稈粉復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，總結(jié)出酯化秸稈粉的最佳反應(yīng)條件，最終制得相容性良好、力學(xué)性能優(yōu)良的PBAT/秸稈粉復(fù)合材料。

1 論文要點(diǎn)

（1）采用棕櫚酰氯與秸稈粉進(jìn)行酯化反應(yīng)，使秸稈粉表面的羥基被部分替代成帶酯鍵的長(zhǎng)鏈烷烴基團(tuán)。

（2）探討了酯化反應(yīng)條件中的時(shí)間、溫度、酯化劑棕櫚酰氯用量、催化劑4-二甲氨基吡啶（DMAP）用量及秸稈粉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)秸稈粉取代度的影響。

（3）探討了上述反應(yīng)條件對(duì)PBAT/秸稈粉復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)在取代度最高的反應(yīng)條件下，復(fù)合材料力學(xué)性能也最高。

2 棕櫚酰氯與秸稈粉的酯化反應(yīng)

秸稈粉與棕櫚酰氯的酯化反應(yīng)方程式為：Straw—OH+CH3(CH2)14COCl → Straw—O—CO(CH2)14CH3+HCl。該反應(yīng)方程式中Straw—OH代表秸稈粉中的羥基。

稱取秸稈粉溶解到二甲基亞砜溶劑中，配制成不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的秸稈粉溶液，使總質(zhì)量為100 g，倒入三口燒瓶，置于恒溫水浴鍋中升溫?cái)嚢?，?dāng)升至反應(yīng)溫度后，加入計(jì)算量的催化劑DMAP，再加入一定量縛酸劑三乙胺，最后在15 min 內(nèi)用滴液漏斗向其中滴加計(jì)算量的酯化劑棕櫚酰氯，保持溫度反應(yīng)一段時(shí)間。

反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫抽濾，使用無(wú)水乙醇多次洗滌，直至濾液透明，pH為中性，濾餅于60℃真空干燥得到產(chǎn)品。酯化反應(yīng)基本條件為：反應(yīng)時(shí)間8 h，酯化劑用量(秸稈粉質(zhì)量的百分?jǐn)?shù))150%、反應(yīng)溫度100℃、催化劑用量(秸稈粉質(zhì)量的百分?jǐn)?shù))1%、秸稈粉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%，在基本條件基礎(chǔ)上改變某個(gè)變量的參數(shù)，形成的不同酯化反應(yīng)條件見(jiàn)表1。

3 PBAT/ 秸稈粉復(fù)合材料制備

將烘干24 h的改性與未改性秸稈粉分別與PBAT按照質(zhì)量比20∶80在轉(zhuǎn)矩流變儀(140 ℃，60 r/min) 中混合均勻，再將混合料剪切成粒后投入注塑機(jī)中，設(shè)定模具溫度60℃，料筒溫度140℃，保壓時(shí)間20 s，在此條件下注塑得到拉伸、沖擊測(cè)試樣條。

4 主要結(jié)果及結(jié)論

（1）酯化秸稈粉的最優(yōu)反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時(shí)間8 h，催化劑用量1%(占秸稈粉質(zhì)量)，酯化劑用量150%(占秸稈粉質(zhì)量)，秸稈粉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%。

（2）在上述最優(yōu)反應(yīng)條件下，得到的PBAT/改性秸稈粉復(fù)合材料、PBAT/未改性秸稈粉復(fù)合材料及純PBAT 的力學(xué)性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由表2可以看出，對(duì)于拉伸強(qiáng)度，PBAT/改性秸稈粉復(fù)合材料比未改性的復(fù)合材料提高了26.93%，比純PBAT材料提高了2.19% ；對(duì)于斷裂伸長(zhǎng)率，PBAT/改性秸稈粉復(fù)合材料比未改性的復(fù)合材料提高了58.69%，比純PBAT材料提高了8.79% ；對(duì)于缺口沖擊強(qiáng)度，PBAT/改性秸稈粉復(fù)合材料比未改性的復(fù)合材料提高了38.46%，比純PBAT材料提高了91.8%。

（3）秸稈粉的酯化改性增加了其與PBAT 的界面相容性，減弱了兩相的相分離現(xiàn)象。

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