DOI: 10.1016/j.compscitech.2022.109402

生物塑料聚丁二酸-己二酸丁二酯（PBSA）因其柔性和高生物降解性而具有诸多优点。然而，PBSA的力学性能较差，且尺寸不稳定。为了克服上述问题，本研究通过Pickering乳液法制备了含TEMPO氧化纤维素纳米纤维的PBSA复合材料（TOCN/PBSA）。首先，采用Pickering乳液法和低温冻干法制备出多孔生物纳米复合材料TOCN/PBSA介质，然后通过压缩成型得到TOCN/PBSA薄膜。证实了Pickering乳液条件是控制复合薄膜中TOCN分散状态的关键因素。TOCN/PBSA复合薄膜的杨氏模量在TOCN浓度为5wt%时增加到305MPa，几乎是纯PBSA的两倍。对形貌和拉伸试验的研究表明，TOCNs的分散状态对于实现优异的增强效果和抑制应力集中引起的复合薄膜断裂具有重要意义。在TOCN浓度为5wt%时的热膨胀系数降低至约25×10-5 K-1，是纯PBSA值的一半。综上所述，通过Pickering乳液法复合TOCNs是一种非常有效的增强方法，可以同时提高PBSA的力学性能和尺寸稳定性。

图1.Pickering乳液法制备TOCN/PBSA复合薄膜。

图2.TOCN/PBSA复合材料在TOCN浓度为（a）0.5wt%、（b）1.0wt%、（c）2.0wt%、（d）3.0wt%和（e）5.0wt%时的SEM显微照片。

图3.（a）纯PBSA以及TOCN浓度分别为（b）0.5wt%、（c）1.0wt%、（d）2.0wt%、（e）3.0wt%和（f）5.0wt%时TOCN/PBSA复合薄膜的断裂表面的SEM图像。

图4.纯PBSA和TOCN/PBSA复合薄膜在（a）加热和（b）冷却过程中的DSC曲线，以及（c）TGA曲线和（d）DTG曲线。

图5.（a）纯PBSA以及TOCN浓度分别为（b）0.5wt%、（c）1.0wt%、（d）2.0wt%、（e）3.0wt%和（f）5.0wt%时TOCN/PBSA复合薄膜的XRD谱。

图6.（a）纯PBSA和TOCN/PBSA复合材料的整体应力-应变曲线和（b）低应变区域的应力-应变曲线。（c）复合材料的杨氏模量、（d）屈服强度、（e）拉伸强度和（f）断裂应变与TOCN浓度的函数关系。

图7.（a）纯PBSA和TOCN/PBSA复合材料的DMTA曲线，（b）30℃和80℃下的储能模量与TOCN浓度的函数关系，（c）纯PBSA和TOCN/PBSA复合材料的TMA曲线，（d）CTE和变形温度与TOCN浓度的函数关系。