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  生物降解聚合物是指一類由自然界存在的微生物如細菌、霉菌（真菌）和藻類的作用而引起降解的聚合物，具有優(yōu)良的生物降解性和生物相容性，在緩解環(huán)境污染方面的作用日益凸顯，已引起各國政府和研究人員的廣泛關注。其中，生物降解聚合物發(fā)泡材料具有不同層級的多孔結構以及良好的隔熱、隔音、緩沖等性能，在抗菌包裝、人體組織工程等領域得到越來越廣泛的應用。然而，生物降解聚合物普遍存在相對分子質量小、支化度低、熔體強度差等缺陷，在發(fā)泡過程中容易產生泡孔破裂、泡孔塌陷等問題，可發(fā)性較差。近年來，北京工商大學聚合物發(fā)泡材料研究團隊運用兩相共混、納米復合、擴鏈接枝等技術策略對聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯等聚合物進行改性，在生物降解聚合物發(fā)泡成型方法、泡孔結構調控、泡沫性能優(yōu)化等方面取得了一系列研究成果（Carbohydrate Polymers, 2020: 116708; International Journal of Biological Macromolecules, 2020: 1175-1186; Journal of Materials Science (2019) 54: 3863-3877; Polymer Degradation and Stability (2019) 167: 228-240; Polymer Degradation and Stability (2018) 157: 143-152; European Polymer Journal (2019) 116: 291-301）。

成果簡介1

  采用超臨界CO₂發(fā)泡法制備了支化聚丁二酸丁二醇酯（BPBS）/纖維素納米晶（CNCs）納米復合材料泡沫。由于支化結構的形成和生物質填料的加入，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）復合材料的初始結晶溫度提高了11.8 ℃，儲能模量提高了2個數(shù)量級。BPBS/CNCs泡沫材料的發(fā)泡倍率可達37.1倍，導熱系數(shù)達到0.021 w/(m k)^-1。這項研究為開發(fā)節(jié)能環(huán)保的高絕熱聚合物泡沫材料提供了一個可行的發(fā)展策略。

圖1. 不同PBS樣品的發(fā)泡過程機理圖。

  該成果以題為“Fabrication of branching poly (butylene succinate)/cellulose nanocrystal foams with exceptional thermal insulation”發(fā)表在國際期刊Carbohydrate Polymers（IF=7.18）上。北京工商大學發(fā)泡材料研究團隊碩士研究生殷德賢為本文第一作者，周洪福副教授為本文通訊作者。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861720308821

成果簡介2

  采用超臨界CO₂發(fā)泡法制備了超高發(fā)泡倍率聚乳酸（PLA）/碳納米管（CNTs）納米復合材料泡沫。流變性能測試顯示，PLA/CNTs納米復合材料的儲能模量比純PLA高了3個數(shù)量級。PLA/CNTs納米復合材料泡沫的發(fā)泡倍率最高可達49.6倍，這為開發(fā)其它超高發(fā)泡倍率的熱塑性聚酯泡沫材料提供了新的思路。

圖2. 不同PLA樣品的發(fā)泡過程機理圖。

  該成果以題為“Fabrication of biodegradable poly (lactic acid)/carbon nanotube nanocomposite foams: significant improvement on rheological property and foamability”發(fā)表在國際期刊International Journal of Biological Macromolecules（IF=5.16）上。北京工商大學發(fā)泡材料研究團隊碩士研究生李楊為本文第一作者，周洪福副教授為本文通訊作者。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813020338472

  相關研究工作得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金、北京市屬高校青年拔尖人才培育計劃、北京工商大學校級優(yōu)青培育計劃等項目的大力支持。