PLA/PBAT基可生物降解食品级薄膜的制备及其结构-性能关系研究：聚焦于再挤出循环次数的影响

《Food Bioscience》：Fabrication and structure–function relationship of PLA/PBAT-based biodegradable food-grade films

本综述系统阐述了通过原位再挤出技术制备PLA/PBAT/滑石粉可降解薄膜（BGFs）的创新方法。研究发现适度的再挤出循环（2次）可显著提升材料相容性，使BGF-2样品兼具最优疏水性（水接触角最高）和阻隔性（水蒸气透过率138.9 g/(m2·day)），并在堆肥121天后实现83.4%生物降解率。研究揭示了再挤出次数与结晶度、力学性能（BGF-5拉伸强度下降45.6%）及降解行为的非线性关系，为食品包装废弃物的闭环回收提供了理论依据与实践路径。

　　

Highlight

本研究通过原位再挤出技术开发了聚乳酸（PLA）/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBAT）/滑石粉可生物降解薄膜（BGFs），重点探索了0-5次再挤出循环对薄膜结构与性能的调控机制。

材料

精细滑石粉由格雷斯集团（中国宜宾）提供。甘油（纯度＞99.5%）和PBAT树脂（KHB21）由恒力集团（中国苏州）供应。山梨糖醇（E420）购自法国罗盖特公司。PLA树脂（LX175）源自荷兰道达尔能源科碧恩公司。

可生物降解薄膜的制备

将PLA、PBAT和滑石粉（60:35:5, w/w）在100°C、5Hz条件下于分散混合机中混合10分钟，随后通过双螺杆挤出机熔融共混造粒。所得颗粒经吹膜机制成厚度为30±2μm的薄膜。通过重复造粒与吹膜步骤实现0-5次原位再挤出循环，分别标记为BGF-0至BGF-5。

形貌分析

图2A显示随着再挤出次数增加，薄膜颜色未发生显著变化。扫描电镜（SEM）图像（图2B-G）表明滑石粉在基质中呈现片层状分布，其亮度与分散均匀性随再挤出次数先优化后劣化。BGF-2界面相容性最佳，而过度挤出（BGF-5）导致相分离与结构缺陷。

结论

本研究提出了一种通过原位再挤出制备可生物降解梯度薄膜的新方法。结果表明，滑石粉与适度再挤出可改善PLA/PBAT相容性，且相容性随循环次数呈先升后降趋势。最终确定两次再挤出为最优工艺窗口，实现了力学性能、疏水性与降解性的平衡，为食品包装废料回收提供了绿色解决方案。