利用功能化丁香酚构建动态交联聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯网络来同步提升机械、加工和光热性能被Macromolecules录用

发布时间:2025年06月12日

当前世界每年消耗塑料量达到了惊人的四亿万吨,造成了严重的环境污染和能源危机。生物降解塑料是一种在堆肥等条件下能够借由自然界的微生物作用实现快速降解的塑料材料,因此使用可生物降解聚合物以替代传统的石油基聚合物材料是缓解环境问题的一个有效举措。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)膜由于高的柔韧性而十分适合作为低密度聚乙烯(LDPE)膜的替代品,其能够显著减少农业地膜在环境中的累积。但是,提升PBAT的机械强度和加工性以及开发它的光热功能仍然是具有挑战性的。

本工作中,我们提出了通过功能化丁香酚来构建动态交联PBAT网络来协同提高其机械性能、加工性能和光热性能。该动态交联样品的拉伸强度提高了49.1 %,断裂伸长率仍然接近600 %,在130 °C时的蠕变应变仅为1.3 %,这些提升归因于环氧化丁香酚交联剂带来的分子间相互作用增强以及刚性芳香族单元的增加。此外,动态交联样品在熔体拉伸流动过程中表现出显著的应变硬化行为,这是因为动态交联减缓了分子链的松弛,并促进了网络的拉伸。丁香酚单元还赋予了样品独特的光学特性,如紫外线防护、光热转换和可见光波段的透过率。在一个太阳光强照射下,动态交联薄膜的温度可升高至68.5 °C,与纯PBAT薄膜相比,其能够将土壤温度提高7.2 °C。这种新型的动态交联网络构建方式不仅能够提高PBAT的强度和加工性能,而且能够实现高效的光热转化,从而促进了高性能可降解光热地膜的开发。

 

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Fan Zi-Yang, Ma Ling, Lian Wen-Qian, Yin Bo, Bao Rui-Ying*, Yang Ming-Bo, Yang Wei*, Dynamic cross-linked poly(butylene adipate-co-terephthalate) networks via functional eugenol for simultaneous enhancement of mechanical, processing, and photothermal performance. Macromolecules 2025, 58 (11), 5706-5716. 全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c00088