酒石酸与蓖麻油协同改性低密度聚乙烯/热塑性淀粉复合膜的制备及其性能优化研究

为解决传统塑料难降解造成的环境污染问题，研究人员通过添加酒石酸(TA)和蓖麻油(CO)改性低密度聚乙烯(LDPE)/热塑性淀粉(TPS)复合膜，显著提升兼容性与力学性能。结果显示：TA与CO组合形成酯键，增强聚合物相容性；最优样品LDPE/TPS/TA3%/CO1%的生物降解率达34.46%，水蒸气渗透性(WVP)为3.51×10–6 g·s-1·m-1·Pa-1，拉伸强度提升至9.77 MPa。该研究为开发环保包装材料提供新策略，助力可持续发展。

　　

合成塑料的广泛应用带来了严重的环境挑战。2019年，全球塑料产量达3.9亿吨，年均增长率4%，预计到2060年将增长至三倍。低密度聚乙烯(LDPE)作为最常见的聚烯烃，虽具有高强度和不透明性，但其结晶性和疏水性导致难降解性。与此同时，热塑性淀粉(TPS)作为一种天然生物聚合物，虽环保且廉价，却因脆性和高亲水性面临加工困难和力学性能差的问题。将LDPE与TPS复合虽能减少污染，但两者极性差异造成兼容性差，影响薄膜的机械强度与功能特性。因此，如何通过添加剂改善复合膜的综合性能，成为解决塑料污染的关键突破口。

为突破这一难题，来自伊朗的研究人员（机构信息未明确，但材料采购自伊朗企业如Bandar Imam Petrochemical Co.）在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》发表研究，系统探讨酒石酸(TA)和蓖麻油(CO)对LDPE/TPS复合膜的影响。他们采用双螺杆挤出工艺制备薄膜，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析化学键变化，动态力学热分析(DMTA)评估热性能，熔融指数(MFI)测试流动特性，场发射扫描电镜(FESEM)观察形貌，并通过拉伸测试、水接触角、水蒸气渗透性(WVP)、氧气渗透性(OP)及土壤降解实验综合评价性能。结果显示，TA与CO的协同作用显著优化薄膜结构，其中TA3%/CO1%样品综合性能最佳，为可降解包装材料设计提供新方向。

研究结果

3.1. FTIR分析
通过FTIR光谱验证TA和CO与淀粉的酯化反应：在1737–1642 cm^-1区间观察到羰基(C=O)伸缩振动峰，表明形成淀粉酯键。添加TA3%/CO1%后，羟基(O-H)峰位从3231 cm^-1移至3211 cm^-1，证实氢键增强和聚合物相容性改善，为后续性能提升奠定分子基础。

3.2. DMTA分析
动态力学测试显示，添加TA和CO显著降低玻璃化转变温度(T_g)：对照组T_g为70°C，而TA3%/CO