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摘 要：研究小组将可由生物质合成的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以及聚酰胺4（PA4）进行反复结合，得到一种新型塑料材料，可以成型为透明的薄膜，具有普通塑料水平的强度，且具有拉伸越长强度越高的特点。 关键词：生物质衍生塑料、PBS、PA4、多嵌段型共聚物、产综研 日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（产综研）于2023年5月19日宣布，开发出一种结合了生物质衍生的聚酯和聚酰胺的新型塑料材料。这种新型材料可以成型为透明的薄膜，该薄膜具有普通塑料水平的强度，且具有拉伸越长强度越高的特点。 研究小组将可由生物质合成的可生物降解聚合物的聚酯的一种——聚丁二酸丁二醇酯（PBS），以及同样可由生物质合成的可生物降解聚合物的聚酰胺的一种——聚酰胺4（PA4）进行反复结合，得到该新型塑料材料。 在PA4和聚酯的复合过程中，产综研着眼于因具有柔韧性和低熔点而易于成型加工的PBS。但由于PA4与PBS不能轻易混合，因此产综研设计了一种结合了PBS与PA4结构的两亲性聚合物“PBS-b-Pa4”，并于2021年确立了其合成技术。这一次，通过使用该技术反复交替结合PBS嵌段和PA4嵌段，开发了一种多嵌段型共聚物。 具体而言，通过控制PBS片段末端为氨基，控制PA4片段末端为羧基，在缩合剂的作用下，使两末端的氨基和羧基在100℃下反应1小时，形成酰胺键。由此，合成了PBS嵌段和PA4嵌段反复交替键合的多嵌段结构的聚合物。收率超过93%。
PA4单体无法形成薄膜，而使用该方法进行多嵌段型共聚，则可以形成薄膜。此外，研究发现，根据PBS和PA4的嵌段长度的不同，薄膜会变混浊或抗拉强度不同。比较不同嵌段长度性质的差异时发现，由嵌段长度较短的PBS和PA4组合而成的薄膜透明且具有很强的伸长率，可拉伸至原始薄膜长度的450%左右。研究还发现，薄膜的强度随着拉伸而增加。 利用这些特性，有望开发出一种直接使用时柔软且不易破裂，拉伸后则会变坚硬的薄膜材料。研究小组表示：“此次开发的复合方法可应用于除PBS和PA4以外的各种聚合物的设计，将有助于开发新型生物质衍生塑料材料。” |
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