Reusable, Recyclable, and Biodegradable Heat-Shrinkable Melt Cross-Linked Poly(butylene adipate-co-terephthalate)/Pulp Biocomposites for Polyvinyl Chloride Replacement

生物复合材料 材料科学 聚氯乙烯 牙髓(牙) 复合材料 热塑性塑料 己二酸 化学工程 医学 病理 工程类 复合数
作者
Angelica Avella,Mathieu Salse,Valentina Sessini,Rosica Mincheva,Giada Lo Re
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:12 (13): 5251-5262
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.4c00012
摘要

Heat-shrinkable films are widely used as disposable secondary packaging but are conventionally made from fossil-based and nonbiodegradable polyvinyl chloride or polyethylene. To lower the environmental impact of such products, this work reports the development of recyclable, biodegradable, and partially biosourced heat-shrinkable biocomposites that are cost-competitive with existing shrink wraps. Poly(butylene adipate-co-terephthalate), a growing biodegradable thermoplastic, was simultaneously reinforced with pulp fibers and partially cross-linked in a single-step reactive melt processing. The designed peroxide-initiated reaction led to a 55 wt % cocontinuous insoluble gel incorporating all the pulp fibers into a cross-linked polymer network. In the solid state, the cross-linked biocomposite shows 60% elongation at break with a 200% increase in Young's modulus, while the only addition of pulp fibers stiffens and embrittles the matrix. Creep tests in the melt state indicated that the cross-linked network induces homogeneous shrinking even during the loading phase, demonstrating the potential use of the biocomposites as heat-shrinkable films. The shrinking also promotes the shape-memory of the biocomposite, which retains its dimensions after four cycles. The circularity of the materials was assessed by mechanical recycling and industrial composting, which have proven feasible end-of-life options for heat-shrinkable biocomposites.

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