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華理趙玲教授、北工商王向東教授 SMT綜述：生物降解材料聚丁二酸丁二醇酯的改性、發(fā)泡及應(yīng)用

2023-10-16 來源：高分子科技

近日，華東理工大學(xué)趙玲教授團隊和北京工商大學(xué)王向東教授團隊合作在Sustainable Materials and Technologies（JCR Q1區(qū)， IF=9.6）上聯(lián)合發(fā)表綜述文章“Review on poly (butylene succinate) foams: Modifications, foaming behaviors and applications”。

目前，生物降解聚合物已成為傳統(tǒng)石油基聚合物的潛在替代品，是解決微塑料引發(fā)的環(huán)保與健康問題的重要途徑之一。在眾多生物降解聚合物中，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作為一種生物降解脂肪族聚酯，具有優(yōu)良的生物相容性、韌性和熔融加工性能；同時具有良好的隔熱性能和緩沖性能，在包裝和緩沖材料等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。文章對PBS的基本性能、發(fā)泡原理、改性方法、發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行了全面的總結(jié)。闡述了PBS的結(jié)晶、流變、發(fā)泡劑的溶解度和擴散速率等關(guān)鍵參數(shù)對其發(fā)泡行為的影響；深入探討PBS泡沫中泡孔形態(tài)演變、潛在應(yīng)用和未來面臨的挑戰(zhàn)。綜述了PBS共混、擴鏈、交聯(lián)、共聚等改性及其對發(fā)泡過程的影響；對釜壓發(fā)泡、注塑發(fā)泡、擠出發(fā)泡制備PBS發(fā)泡材料的進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和總結(jié)。文章還概述了細(xì)孔、微孔和納米孔等不同尺度泡孔結(jié)構(gòu)，雙峰泡孔、開孔結(jié)構(gòu)等特殊泡孔結(jié)構(gòu)PBS發(fā)泡材料的制備策略。同時關(guān)注了不同的泡孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的力學(xué)性能、隔熱隔音性能等方面的差異，作為PBS發(fā)泡材料廣泛應(yīng)用于不用領(lǐng)域的前提。

圖1 文章內(nèi)容概述圖

圖2 典型的PBS發(fā)泡材料泡孔成核過程示意圖

盡管PBS泡沫具有優(yōu)異的綜合性能以及生物可降解的優(yōu)勢，但PBS的高成本限制了其廣泛應(yīng)用。此外，PBS具有柔性的線形分子鏈、較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶度，導(dǎo)致高發(fā)泡倍率的PBS往往會存在嚴(yán)重的收縮問題。針對上述問題，文章提出了可能的解決思路和方案：（1）改變PBS的分子鏈結(jié)構(gòu)；（2）調(diào)整PBS的結(jié)晶度；（3）開發(fā)合適的發(fā)泡劑和發(fā)泡工藝；（4）添加泡沫穩(wěn)定劑。此外，通過向PBS中加入功能填料，也具有提高發(fā)泡性和功能性的雙重優(yōu)點，可將其應(yīng)用領(lǐng)域拓展到綠色功能材料。

圖3 不同類型PBS泡沫斷面的SEM照片：（a）細(xì)孔PBS泡沫，（b）微孔PBS泡沫，（c）納孔PBS泡沫

圖4 雙峰泡孔PBS泡沫斷面的SEM照片

北京工商大學(xué)周洪福教授與華東理工大學(xué)胡冬冬副教授為論文共同第一作者，北京工商大學(xué)王向東教授與華東理工大學(xué)趙玲教授為論文共同通訊作者，并得到多倫多大學(xué)Chul B. Park教授的指導(dǎo)和幫助。本工作得到了北京市教委-市自然基金委聯(lián)合資助項目、國家自然科學(xué)基金項目、上海市自然科學(xué)基金和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費的資助和支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.susmat.2023.e00720

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（責(zé)任編輯：xu）

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