Page 218 - 《水产学报》2025年第12期

邱昱，等 水产学报, 2025, 49(12): 129717

品分别进行编号并置于烘箱中，于 50 ℃ 干燥 mm/min，分别在干态和湿态 (清水下浸泡 24 h)
至恒重并称重 (M )。称重后置于人工海水中， 下进行拉伸试验，每 1 种单丝各选取 5 个相同
0
以烧杯刻度线记下水面高度，为保持降解过程 规格的试样进行测试，取平均值计算单丝断裂
中人工海水理化特性的稳定，每 2 天更换一半 强力和 50% 断裂强力下的伸长率。
与初始水体理化特性一致的人工海水。降解时 单丝的傅里叶变换红外光谱分析 (FTIR)
间分别为 1、2、3 和 4 个月。质量分析：利用 采用傅里叶变换红外光谱仪 (PerkinElmer，美
电子分析天平测量共混物随实验周期延长其质 国)，设定为衰减全反射模式，测试扫描范围
−1
量的变化情况，在模拟海水中取出样品后，通 400~4 000 cm，分辨率 0.5 cm ，扫描速度 40 次/s，
过超声清洗样品表面，置于在 50 ℃ 真空环境 重复测试 3 次，表征单丝海水降解前后的微观
中干燥至恒重 (M )，失重率计算公式： 结构变化。
d
本实验中因降解周期达到第 个月后的力
M 0 − M d 5
失重率 (%)= ×100% (1)
M 0 学性能和失重率相关指标因强力过低或单丝不
不同环境因素调控：温度通过水浴锅加热 完整无法测量，有关力学性能的测试和失重率
保持恒温 20 ℃ 与 50 ℃；通过 NaOH 调整人工 相关测试实验只进行了 4 个月，对热学性能、
海水 pH 为 7、8 和 9，用 pH 试纸检测。降解实 表面结构和红外光谱进行了 5 个月实验；同时
验：将每份单丝样品分别进行编号，称重后置 本研究只关注同一环境下不同单丝样品降解性
于不同水体中，将配置好的不同水体分别盛放 能以及同一样条在不同水体环境中性能的横向
于玻璃容器中，以刻度线标记水面高度，实验 对比，对于同一水体中具体环境因素自身变化
过程中由于水体的不断蒸发，为保持水体的盐 引起的材料降解速率变化不做细究。
度与 pH，通过补加对应海水来维持水量，20 ℃ 本实验不涉及相关动物伦理。
条件下，水样每 7 天更换 1 次，50 ℃ 条件下则
每 3 天更换 1 次，定期取样、清洗、烘干。 2 结果

1.4 测试和表征 2.1 单丝的初始热性能

PBAT 单丝、PBAT/淀粉复合单丝的热性 实验采用 DSC 对单丝进行热学性能分析，
能分析 通过差示扫描量热法 (DSC) 采用 得到 2 种单丝的 DSC 分析曲线 (图 1)，根据熔
Netzsch 204F1 差示扫描量热仪 (Netzsch，德国) 融峰面积计算得到相对结晶度 X (表 1)。引入
C
测试单丝的熔融温度，氮气气氛保护，2 种单 淀粉的复合单丝熔融温度 (T ) 移向低温，整个
m
丝测试升温范围−80~250 ℃，升温速率均设定 体系的 X 减小；淀粉的添加使 PBAT/淀粉体系
C
为 10 ℃/min；氮气流量保护 50 mL/min。 的玻璃化转变温度 (T ) 降低 6.8 ℃。分子链的
g
相对结晶度 (X ，%) 计算公式： 柔顺性是决定高聚物 T 的最重要因素，淀粉的
g
C
[19]
∆H obs 玻璃化转变温度约为 96 ℃ ，引入淀粉后的
f
X C = 0 ×100%÷W f (2) 与纯 相比有明显的降低，说明淀
∆H PBAT PBAT
f
粉的加入对 PBAT/淀粉复合体系分子链的柔顺
式中， ∆H obs 为实测熔融焓， ∆H 为 0 100% 完全
f f 性有影响，这是因为淀粉分子具有较大的分子
结晶的聚合物熔融热焓，W 为共混物中 PBAT
f
量，可以阻碍 PBAT 分子的无规卷曲和绕缠，从
[18]
的质量分数。PBAT 的 ∆H 为 0 114 J/g 。
f 而增大分子链间距，减弱链间作用力，降低分
单丝的扫描电子显微镜 (SEM) 观察 采
子间力，降低玻璃化转变温度，引入淀粉还会
用 SEM (Zeiss，德国)，使用离子溅射仪对单丝
影响 PBAT 体系的性能，如改善其整体的韧性。
样品表面进行喷金处理 30 s，在 10 kV 的加速
2.2 降解单丝的热学性能
电压下拍照观察单丝的表面形貌。
单丝的力学性能测试 使用 INSTRON- 降解实验结果显示，在升温速率保持不变
4466 型万能试验机 (INSTRON，美国)，拉伸模 (10 ℃/min) 的条件下，随着降解环境中温度与
式设置：测试距离为 500 mm、拉伸速度为 200 pH 的升高，PBAT 与 PBAT/淀粉单丝的结晶度
中国水产学会主办 sponsored by China Society of Fisheries https://www.china-fishery.cn
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