聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一種柔韌性較好的生物可降解塑料，但價格較高。我國秸稈年產量十分巨大，僅東北地區每年的秸稈總量就達到幾億噸，但大多數都沒有得到充分利用，因此它成為了制備生物質復合材料的優良原料。利用PBAT與秸稈粉熔融共混制成生物質復合材料，此復合工藝對降低PBAT生產成本、充分利用農業廢棄物、減少環境污染等都具有重大意義。但由于秸稈粉的分子結構中含有大量的親水性基團——羥基，導致其與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。

針對以上難題，沈陽化工大學塑料工程研究中心等以棕櫚酰氯為酯化劑對秸稈粉進行表面改性，由于其含有十六碳碳長鏈，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的界面相容性問題。在此基礎上通過考察秸稈粉的不同酯化條件對PBAT/秸稈粉復合材料力學性能的影響，總結出酯化秸稈粉的最佳反應條件，最終制得相容性良好、力學性能優良的PBAT/秸稈粉復合材料。

1 論文要點

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

（2）探討了酯化反應條件中的時間、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量分數對秸稈粉取代度的影響。

（3）探討了上述反應條件對PBAT/秸稈粉復合材料力學性能的影響，發現在取代度最高的反應條件下，復合材料力學性能也最高。

2 棕櫚酰氯與秸稈粉的酯化反應

秸稈粉與棕櫚酰氯的酯化反應方程式為：Straw—OH+CH3(CH2)14COCl → Straw—O—CO(CH2)14CH3+HCl。該反應方程式中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，配制成不同質量分數的秸稈粉溶液，使總質量為100 g，倒入三口燒瓶，置于恒溫水浴鍋中升溫攪拌，當升至反應溫度后，加入計算量的催化劑DMAP，再加入一定量縛酸劑三乙胺，最后在15 min 內用滴液漏斗向其中滴加計算量的酯化劑棕櫚酰氯，保持溫度反應一段時間。

反應結束后自然冷卻至室溫抽濾，使用無水乙醇多次洗滌，直至濾液透明，pH為中性，濾餅于60℃真空干燥得到產品。酯化反應基本條件為：反應時間8 h，酯化劑用量(秸稈粉質量的百分數)150%、反應溫度100℃、催化劑用量(秸稈粉質量的百分數)1%、秸稈粉溶液質量分數25%，在基本條件基礎上改變某個變量的參數，形成的不同酯化反應條件見表1。

3 PBAT/ 秸稈粉復合材料制備

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

4 主要結果及結論

（1）酯化秸稈粉的最優反應條件為：反應溫度100℃，反應時間8 h，催化劑用量1%(占秸稈粉質量)，酯化劑用量150%(占秸稈粉質量)，秸稈粉溶液質量分數25%。

（2）在上述最優反應條件下，得到的PBAT/改性秸稈粉復合材料、PBAT/未改性秸稈粉復合材料及純PBAT 的力學性能數據見表2。

由表2可以看出，對于拉伸強度，PBAT/改性秸稈粉復合材料比未改性的復合材料提高了26.93%，比純PBAT材料提高了2.19% ；對于斷裂伸長率，PBAT/改性秸稈粉復合材料比未改性的復合材料提高了58.69%，比純PBAT材料提高了8.79% ；對于缺口沖擊強度，PBAT/改性秸稈粉復合材料比未改性的復合材料提高了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象。

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