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《生物基材料技術與應用論壇》將探討生物基材料前沿技術與產品應用,例如PHA、PLA、bio-PBS等生物基塑料和生物基纖維,重點圍繞聚乳酸的改性、加工與下游應用(纖維、膜袋、餐飲具、包裝材料等)。

熱塑性彈性體(TPE)是一種常溫下呈現橡膠彈性,高溫下能夠塑化成型的新型高分子材料。TPE具有明顯的兩相分離結構和優異的力學性能,可廣泛應用於建築、交通、電線電纜、密封、食品和醫用材料等領域。製備TPE的方法主要有橡塑共混法和化學合成法。

其中,化學合成法可以從分子水平和微觀形態結構方面進行設計調控,以滿足TPE在性能方面的需要,如由聚對苯二甲酸二醇酯(PBT或PET)為硬段和脂肪族聚酯或聚醚軟段嵌段而成的一種熱塑性聚酯彈性體(TPEE)。

然而,目前大部分TPE的製備原料依賴於化石資源,且TPE存在生物降解性能差等缺點, 其廢棄物易於造成環境污染。因此, 尋求非化石資源製備能夠生物降解的高性能TPE, 對於高分子材料的可持續性發展, 特別是對緩解化石資源危機和環境污染具有重要的意義。

圖1 HPE分子的合成示意圖

青島科技大學王慶國教授課題組以來源於生物質資源的脂肪族飽和二元醇(1,3-丙二醇、1,4-丁二醇)、飽和二元酸(丁二酸、己二酸和癸二酸)為原料,採用熔融縮聚和擴鏈反應成功製得一種由結晶型脂肪族飽和聚酯預聚體(HPE)和無定形脂肪族飽和聚酯預聚體(SPE)嵌段而成的生物降解熱塑性彈性體(BTPE)。

研究結果表明,該飽和脂肪族BTPE具有較寬的使用溫度範圍和低硬度、高彈性等特徵。BTPE的玻璃化轉變溫度在−50℃左右, 熔點在105℃以上,初始熱分解溫度在340℃以上;BTPE的100%定伸回復率大於85%,300%定伸循環拉伸回復率在75%以上,斷裂伸長率可達1100%,拉伸強度在7.5~9.6 MPa,硬度在56~73 HA。

在脂肪酶降解液中降解15天,BTPE的失重率可達68%;在自然土壤環境條件下降解120天,BTPE的失重率在57%以上。噻唑藍(MTT)比色法測試結果表明, BTPE無明顯細胞毒性,為一級合格。該研究製備的BTPE在環境友好材料和生物醫用材料領域具有廣闊的應用前景。

生物降解的彈性體介紹

1、生物降解的熱塑性彈性體(BTPE)

(1)以來源於生物質資源的單體(或化石資源單體)聚合製備生物降解的熱塑性彈性體,實現了彈性體材料的熱塑性加工和綠色化循環應用。
(2)能夠實現彈性體材料的生物降解性能的有效調控。
(3)生物相容性好,無細胞毒性,無析出物。
(4)製備工藝環保,無廢水、廢氣、廢渣產生。
(5)擁有完正的知識產權。
(6)可用於生物醫用製品、高檔嬰幼兒用具、高檔穿戴式配件、食品包裝、高檔裝飾裝等高附加值產品。
(7)目前市場上還沒有該類產品上市,應用前景廣泛。

2、納米級生物降解的聚酯彈性體粒子(BEP)

(1)彈性體粒子粒徑可調控在50納米至1微米;
(2)應用輻射交聯技術製備聚酯彈性體粒子;無外加化學藥劑;
(3)彈性體粒子能夠完全生物降解,具有良好的生物降解性;
(4)應用彈性體粒子改性PLA,可同時顯著提高PLA的韌性、結晶速率和生物降解速率。
想了解更多關於生物降解的彈性體及其改性聚乳酸的研究,可預約下方直播。
直播預告>>

青島科技大學王慶國教授將於9月23日14:30(周五)蒞臨生物降解材料研究院、TK生物基材料直播間,為大家在線分享《生物降解的彈性體及其改性聚乳酸的研究》。

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王慶國,青島科技大學教授、博士生導師,多年來從事生物降解的彈性體材料分子設計、製備、性能與應用研究。主持完成了國家自然科學基金面上項目3項、省市科技項目8項;參與研究國家973項目子課題、863項目子課題、國家自然基金等項目10項;與中石油、中化公司、中石化等企業合作項目多項;獲科研獎勵2項;授權發明專利17項。

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