近日，我院翁云宣教授、张彩丽副教授在生物基可降解包装膜领域取得重要进展。相关成果以“Reactive Compatibilization Enabled Structure and Property Optimization of Poly(lactic acid)/Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) Blend Films via Biaxial Stretching and Annealing”为题发表于《Macromolecules》。该研究工作得到了新材料重大专项、北京市自然科学基金等项目的支持。

针对聚乳酸 PLA 包装膜长期存在脆性大、气体阻隔性能不足，以及 PLA/P34HB 共混体系界面相容性差、相分离和缺陷传递通道难以抑制等关键问题，团队提出了“反应相容化—同步双向拉伸—热退火”协同调控策略。研究以聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为全生物基可降解聚酯体系，引入环氧化腰果酚山梨酸酯 ECD-SA 作为反应型生物基相容剂。在熔融共混过程中，ECD-SA 的环氧基团与聚酯端基发生原位开环反应，形成界面共价偶联结构，实现界面靶向相容，有效抑制相分离和界面缺陷，提升了相界面完整性及后续双向拉伸过程中的应力传递能力。

在此基础上，团队进一步利用 70 ℃ 同步双向拉伸诱导膜内链段取向和拉伸诱导结晶/有序化，并通过 90 ℃ 热退火促进晶体完善、非晶受限结构稳定和残余应力释放。该过程实现了从界面靶向耦合、取向结晶到后拉伸结构锁定的多尺度协同调控，解决了传统可降解共混薄膜中强度、韧性、透明性与阻隔性难以兼顾的问题，也为生物基聚酯材料在食品包装、医用包装及可持续柔性膜材等领域的应用拓展提供了重要基础。

图一 PLA/P34HB膜在拉伸、退火后晶体结构的变化过程

图二 反应相容化、双向拉伸与退火协同调控PLA/P34HB膜结构与性能的示意图

全文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6c00221