高抗收缩率的聚（丁酸己二酸酯-对苯二甲酸丁二醇酯）/聚（丁酸琥珀酸酯）泡沫，其PMMA-GMA含量各不相同

《The Journal of Supercritical Fluids》：High-rate anti-shrinkage poly (butylene adipate-co-terephthalate) / poly(butylene succinate) foams with varying PMMA-GMA content

通过添加PMMA-GMA至PBAT/PBS体系中，利用超临界CO?发泡技术制备出高膨胀比（18.3）和低收缩率（13%）的泡沫材料，显著提升压缩模量（2.88MPa），其机理涉及增强材料流变学性能和CO?吸附/扩散特性。

　　在当今社会，随着环保意识的不断提升，传统塑料材料在使用后产生的污染问题日益严重，这促使了对可生物降解材料的研究和发展。其中，聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸酯）（PBAT）因其独特的物理性能和可降解特性，成为一种备受关注的环保材料。然而，在实际应用中，PBAT泡沫材料仍面临一些关键问题，如发泡率不足和泡沫收缩现象，这在一定程度上限制了其在多个领域的广泛应用。因此，研究如何提高PBAT泡沫的发泡性能、增强其结构稳定性，成为当前材料科学领域的重要课题。

针对上述问题，研究者们尝试通过引入不同的改性剂或添加剂来改善PBAT泡沫的性能。其中，一种具有环氧基团的共聚物——聚甲基丙烯酸甲酯-环氧甲基丙烯酸酯（PMMA-GMA）被证明是一种有效的改性材料。PMMA-GMA的加入不仅能够改善PBAT与PBS的相容性，还能显著提升泡沫的发泡率和稳定性。这种改性方法在保持材料环境友好性的同时，也兼顾了力学性能的提升，为开发高性能的可生物降解泡沫材料提供了新的思路。

PBAT作为一种由硬段和软段组成的嵌段共聚物，具有热塑性和弹性双重特性。其特殊的分子结构赋予了材料较高的韧性和延展性，使其在包装、建筑和航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而，由于PBAT在常温下处于微相分离状态，其分子链的活性较强，这在发泡过程中容易导致内部应力的产生，从而影响泡沫的稳定性。此外，PBAT的结晶度较低，材料硬度也相对较弱，这使得其在发泡过程中难以有效阻止二氧化碳的扩散，进而引发泡沫收缩问题。

为了克服这些缺陷，研究团队通过将PMMA-GMA引入PBAT和PBS体系，构建了一种新型的复合泡沫材料。PMMA-GMA的引入不仅提升了材料的热力学性能，还通过增强分子链的刚性和改善相界面结构，提高了泡沫的稳定性。实验结果显示，当PMMA-GMA含量为20%时，泡沫的发泡率可以达到18.3，收缩率则降低至13%，同时泡沫的压缩模量也达到了2.88 MPa，表明这种改性方法在提升泡沫性能方面具有显著效果。

在材料的制备过程中，研究团队采用了一种基于超临界二氧化碳（sc-CO?）的物理发泡技术。该技术因其环境友好性和高效性，被广泛应用于各种泡沫材料的制备中。sc-CO?能够有效溶解在PBAT中，形成微细胞结构，从而提高泡沫的发泡率。在高温高压条件下，PBAT泡沫的发泡率可以达到40倍，显示出其良好的发泡潜力。然而，由于PBAT在常温下具有橡胶态特性，其分子链的活动性较强，这在发泡过程中容易导致泡沫的不稳定，进而引发收缩问题。

为了解决这一问题，研究团队通过引入PMMA-GMA来改善PBAT和PBS的相容性。PMMA-GMA的环氧基团能够与PBAT和PBS中的官能团发生反应，形成更稳定的分子结构。这不仅提高了材料的热力学性能，还增强了其在发泡过程中的稳定性。通过调节PMMA-GMA的含量，研究团队能够有效控制泡沫的形成过程，从而提高发泡率并减少收缩率。此外，PMMA-GMA的加入还提升了材料的压缩强度，使其在保持高发泡率的同时，仍具备良好的力学性能。

在实验过程中，研究团队首先通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）对材料的反应情况进行分析。FTIR结果表明，PMMA-GMA能够与PBAT和PBS发生有效的反应，从而改善其相容性。随后，研究团队通过差示扫描量热法（DSC）对材料的热行为进行了研究，分析了其结晶过程和热稳定性。DSC实验结果显示，随着PMMA-GMA含量的增加，材料的结晶行为得到了优化，这有助于提高泡沫的稳定性。

此外，研究团队还对材料的流变性能进行了系统研究。流变性能的改善对于提高泡沫的发泡率和稳定性至关重要。PMMA-GMA的加入显著提升了材料的储能模量和复杂粘度，使其在发泡过程中表现出更强的抗变形能力。这不仅有助于形成更稳定的泡沫结构，还提高了泡沫的机械性能。通过调节PMMA-GMA的含量，研究团队能够有效控制泡沫的形成过程，从而实现高发泡率和低收缩率的平衡。

在泡沫的制备过程中，研究团队采用了特定的温度和压力条件，以确保泡沫的稳定性和性能。通过调控这些条件，研究团队能够优化泡沫的形成过程，提高其发泡率并减少收缩率。同时，研究团队还对泡沫的蠕变行为和压缩性能进行了系统研究，以评估其在实际应用中的表现。实验结果表明，PMMA-GMA的加入显著提升了泡沫的压缩强度，使其在保持高发泡率的同时，仍具备良好的力学性能。

通过这一系列实验，研究团队成功开发出一种具有高发泡率、低收缩率和良好力学性能的PBAT/PBS复合泡沫材料。这种材料不仅满足了环保需求，还具有较高的应用价值。PMMA-GMA的引入为解决PBAT泡沫材料的收缩问题提供了新的思路，同时也为开发高性能的可生物降解泡沫材料奠定了基础。未来，随着材料科学的不断发展，这种新型复合泡沫材料有望在更多领域得到应用，为可持续发展做出贡献。