生物基麦芽糖醇改性聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯的合成与性能优化：一种兼具机械强度、阻隔性和可控降解的农业薄膜材料

针对PBAT（聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯）在农业薄膜应用中机械强度不足、水蒸气阻隔性差及降解速率过快的问题，研究人员通过熔融缩聚引入生物基麦芽糖醇（maltitol），成功合成PBMAT共聚酯。结果表明，改性后材料拉伸强度提升30.23%、断裂伸长率提高47.85%、撕裂强度增强88.17%，水蒸气透过率降低54.81%，同时保持生物降解性但延缓降解速率。该研究为长周期作物农业薄膜提供了性能均衡的可持续解决方案。

　　

塑料污染已成为全球环境挑战，传统石油基塑料在土壤中难以降解，而现有生物降解材料如PBAT虽能缓解这一问题，却因机械强度低、阻隔性差和降解速率不可控，难以满足长周期作物（如棉花）农业薄膜的需求。尤其当PBAT薄膜在潮湿环境中快速降解时，其使用寿命大幅缩短。如何平衡材料的强度、耐久性与环境友好性，成为绿色材料开发的核心矛盾。

山西某研究团队在《Materials Today Communications》发表研究，创新性地利用生物基麦芽糖醇（maltitol）作为第四单体，通过熔融缩聚法合成麦芽糖醇改性PBAT（PBMAT）。麦芽糖醇富含羟基，可替代部分1,4-丁二醇（BDO）参与酯化反应，其分子链上的羟基通过形成分子内/间氢键（O-H···O），显著提升材料性能。研究采用FTIR（傅里叶变换红外光谱）和¹H NMR（核磁共振氢谱）验证结构，通过DSC（差示扫描量热法）、TG（热重分析）和XRD（X射线衍射）分析热力学性能，并结合酶降解实验评估生物降解性。

关键实验技术

1. 熔融缩聚法合成PBMAT系列共聚酯；
2. FTIR与¹H NMR表征化学结构；
3. 粘度测定计算分子量（M_η）；
4. DSC/TG/XRD分析热稳定性与结晶行为；
5. 酶降解实验（采用特定酶溶液）评估降解速率。

研究结果

1. 结构表征：FTIR显示PBMAT在3400 cm^-1处新增羟基特征峰，¹H NMR证实麦芽糖醇成功嵌入PBAT主链；
2. 力学性能：最优配比PBMAT的拉伸强度达30.23%提升，断裂伸长率提高47.85%，撕裂强度增强88.17%；
3. 阻隔性：水蒸气透过率降低54.81%，归因于氢键网络阻碍水分子扩散；
4. 降解行为：酶解实验中PBMAT质量损失速率较PBAT减缓，但保留土壤降解性；
5. 热性能：TG显示PBMAT热分解温度超过400°C，满足农业薄膜使用需求。

结论与意义
该研究通过分子设计实现了PBAT的多性能协同提升：麦芽糖醇的引入不仅通过氢键增强机械强度，其疏水特性还改善了阻隔性，而分子链的空间位阻效应延缓了降解速率。PBMAT的“强度-阻隔-降解”平衡特性，使其成为长周期作物薄膜的理想候选材料。这一成果为生物基改性聚酯的开发提供了新思路，同时响应了“双碳”目标下对可持续材料的迫切需求。作者Tong Liu等人特别指出，未来可通过调控麦芽糖醇含量进一步优化性能，推动其在农业领域的规模化应用。