生物降解聚合物是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的聚合物，具有优良的生物降解性和生物相容性，在缓解环境污染方面的作用日益凸显，已引起各国政府和研究人员的广泛关注。其中，生物降解聚合物发泡材料具有不同层级的多孔结构以及良好的隔热、隔音、缓冲等性能，在抗菌包装、人体组织工程等领域得到越来越广泛的应用。然而，生物降解聚合物普遍存在相对分子质量小、支化度低、熔体强度差等缺陷，在发泡过程中容易产生泡孔破裂、泡孔塌陷等问题，可发性较差。近年来，北京工商大学聚合物发泡材料研究团队运用两相共混、纳米复合、扩链接枝等技术策略对聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯等聚合物进行改性，在生物降解聚合物发泡成型方法、泡孔结构调控、泡沫性能优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）。

成果简介1

  采用超临界CO₂发泡法制备了支化聚丁二酸丁二醇酯（BPBS）/纤维素纳米晶（CNCs）纳米复合材料泡沫。由于支化结构的形成和生物质填料的加入，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）复合材料的初始结晶温度提高了11.8 ℃，储能模量提高了2个数量级。BPBS/CNCs泡沫材料的发泡倍率可达37.1倍，导热系数达到0.021 w/(m k)^-1。这项研究为开发节能环保的高绝热聚合物泡沫材料提供了一个可行的发展策略。

图1. 不同PBS样品的发泡过程机理图。

  该成果以题为“Fabrication of branching poly (butylene succinate)/cellulose nanocrystal foams with exceptional thermal insulation”发表在国际期刊Carbohydrate Polymers（IF=7.18）上。北京工商大学发泡材料研究团队硕士研究生殷德贤为本文第一作者，周洪福副教授为本文通讯作者。

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861720308821

成果简介2

  采用超临界CO₂发泡法制备了超高发泡倍率聚乳酸（PLA）/碳纳米管（CNTs）纳米复合材料泡沫。流变性能测试显示，PLA/CNTs纳米复合材料的储能模量比纯PLA高了3个数量级。PLA/CNTs纳米复合材料泡沫的发泡倍率最高可达49.6倍，这为开发其它超高发泡倍率的热塑性聚酯泡沫材料提供了新的思路。

图2. 不同PLA样品的发泡过程机理图。

  该成果以题为“Fabrication of biodegradable poly (lactic acid)/carbon nanotube nanocomposite foams: significant improvement on rheological property and foamability”发表在国际期刊International Journal of Biological Macromolecules（IF=5.16）上。北京工商大学发泡材料研究团队硕士研究生李杨为本文第一作者，周洪福副教授为本文通讯作者。

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813020338472

  相关研究工作得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北京市属高校青年拔尖人才培育计划、北京工商大学校级优青培育计划等项目的大力支持。