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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、發泡及應用

2023-10-16 來源：高分子科技

近日，華東理工大學趙玲教授團隊和北京工商大學王向東教授團隊合作在Sustainable Materials and Technologies（JCR Q1區， IF=9.6）上聯合發表綜述文章“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石油基聚合物的潛在替代品，是解決微塑料引發的環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域具有潛在的應用前景。文章對PBS的基本性能、發泡原理、改性方法、發泡技術進行了全面的總結。闡述了PBS的結晶、流變、發泡劑的溶解度和擴散速率等關鍵參數對其發泡行為的影響；深入探討PBS泡沫中泡孔形態演變、潛在應用和未來面臨的挑戰。綜述了PBS共混、擴鏈、交聯、共聚等改性及其對發泡過程的影響；對釜壓發泡、注塑發泡、擠出發泡制備PBS發泡材料的進展進行了詳細的介紹和總結。文章還概述了細孔、微孔和納米孔等不同尺度泡孔結構，雙峰泡孔、開孔結構等特殊泡孔結構PBS發泡材料的制備策略。同時關注了不同的泡孔結構導致的力學性能、隔熱隔音性能等方面的差異，作為PBS發泡材料廣泛應用于不用領域的前提。

圖1 文章內容概述圖

圖2 典型的PBS發泡材料泡孔成核過程示意圖

盡管PBS泡沫具有優異的綜合性能以及生物可降解的優勢，但PBS的高成本限制了其廣泛應用。此外，PBS具有柔性的線形分子鏈、較低的玻璃化轉變溫度和結晶度，導致高發泡倍率的PBS往往會存在嚴重的收縮問題。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的分子鏈結構；（2）調整PBS的結晶度；（3）開發合適的發泡劑和發泡工藝；（4）添加泡沫穩定劑。此外，通過向PBS中加入功能填料，也具有提高發泡性和功能性的雙重優點，可將其應用領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

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

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

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（責任編輯：xu）

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