脂肪酸纤维素酯与羧甲基纤维素共混热塑性塑料：通过调整热性能、机械性能及水溶性，实现环保包装材料的应用

《Polymers for Advanced Technologies》：Fatty Acid Cellulose Ester–Carboxymethyl Cellulose Blend Thermoplastics: Tailoring Thermal, Mechanical, and Water-Soluble Properties for Eco-Friendly Packaging

混合脂肪酸纤维素酯（FACE）与羧甲基纤维素（CMC）制备的包装薄膜在机械性能（低拉伸强度39.3 MPa，高延展性35.33%）、热稳定性（玻璃化转变温度88.2°C，熔融温度168.4°C）和氧气阻隔性（4.7×10^-10 cm3·cm/m2·s·Pa）方面表现优异，成本约1.2-1.6美元/公斤，环境评估显示其全球变暖潜力仅为传统塑料的1.1×10^-7 kg CO2eq，且可循环5次后质量保留80%。

　　

摘要

功能性纤维素衍生物，即混合纤维素酯或醚，无论是单独使用还是组合使用，都在推动可持续、高性能包装材料的发展中发挥着重要作用。在本研究中，使用混合脂肪酸纤维素酯（FACEs）和羧甲基纤维素（CMC）制备了这种热塑性包装薄膜。通过改变取代度DS_FACE以及CMC与FACEs的质量比，得到了性能优异、结构稳定的包装薄膜。特别是当CMC与FACEs的质量比为1.9、取代度DS_FACE为2.16时，所制备的薄膜具有良好的机械性能、热性能和阻隔性能。例如，这些薄膜的拉伸强度较低（E_t?=?39.3?MPa），延伸率较高（ε_B?=?35.33%），显示出较高的柔韧性。此外，这些CMC/FACE薄膜具有优异的热稳定性，玻璃化转变温度（T_g）为88.2°C，熔化温度（T_m）为168.4°C。氧气透过率测试结果显示其氧气透过率约为4.7?×?10^?10?cm³?cm/m²?s?Pa，属于高阻隔材料范畴。这种CMC/FACE薄膜（质量比1.9，取代度DS_FACE：2.16）的潜在成本为每千克1.2–1.6美元，与传统绿色塑料材料相当。SCLA-TRACI 2.0评估表明，其环境影响远低于传统聚合物，例如全球变暖潜能值仅为1.1?×?10^?7?kg CO₂ eq。经过五次循环处理后，这些薄膜仍能保留80%的初始质量，显示出良好的可回收性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。