PBAT凭借优异的力学与可加工性，被广泛应用于购物袋、保鲜膜与农用地膜等，是薄膜市场占有量最高的生物降解材料。但与PE、PP等不可降解膜材相比，PBAT在力学、阻隔等性能上仍有差距。目前针对提升PBAT性能的研究侧重于化学改性与物理共混，鲜有关注加工外场的作用。吹膜成型是制备PBAT薄膜的主要技术，但因其极高的拉伸速率与极快的冷却速度，PBAT处于远离非平衡态的结晶快速演化过程，难以解析其结构与性能的演变机制，致使工业界长期依赖经验试错，未能工艺端释放材料的性能极限。

  为此，团队搭建了带红外热成像功能的吹膜系统，利用红外成像实时监控薄膜温度分布；通过吹胀比（BUR）和牵引比（TUR），调控拉伸力场的强度；通过冷却风环的出风量，调控薄膜的冷却速度。为确保符合薄膜的实际生产条件，工艺参数涵盖工业界吹膜中的常用加工窗口（吹胀比：1.5~3.5、牵引比：15~35），膜厚满足主要商用薄膜品类标准（8~44 μm）。

  研究表明：增大吹胀比可增加横向拉伸力场，促进PBAT形成接近各向同性的片晶结构，可赋予其优异阻水性能与横纵向接近的力学性能；增大牵引比可增大纵向拉伸力场，促进分子链纵向取向并显著提升其纵向强度；增加风环冷却可形成较大温度梯度，可强化吹胀比与牵引比的作用效果。本研究对PBAT薄膜的工业生产具有一定参考意义，有望促进PBAT薄膜的推广应用。

  2026年2月3日，相关工作以“Revealing the Microstructural Evolution under the Blown Film Processing for PBAT Materials”为题发表在Macromolecules。论文第一作者是四川大学博士研究生洪魏悠然。

图1. 红外热图展示不同吹胀比（BUR）和牵引比（TUR）条件下，吹膜过程中PBAT膜泡的温度分布。（采用统一的气流速度，以确保相同的冷却速率）

图2. 不同横向拉伸应力场下PBAT薄膜的结构与性能（以固定TUR=15为例）：(A) 多尺度结构与膜泡温度演变；(B) 结构尺寸参数；(C) 宏观性能：(a) 纵向与横向断裂伸长率；(b) 纵向与横向断裂应力；(c) 穿刺强度及对应能量；(d) 纵向与横向撕裂强度； (e) 纵向与横向撕裂能量；(f) 水蒸气透过量(WVT)与水蒸气透过系数(WVTC)。

图3. 不同纵向拉伸应力场下PBAT薄膜的结构与性能（以固定BUR=3.0为例）：(A) 多尺度结构与膜泡温度演变；(B) 结构尺寸参数；(C) 宏观性能：(a) 纵向与横向断裂伸长率；(b) 纵向与横向断裂应力；(c) 穿刺强度及对应能量；(d) 纵向与横向撕裂强度； (e) 纵向与横向撕裂能量；(f) 水蒸气透过量(WVT)与水蒸气透过系数(WVTC)。

图4. 不同温度场下PBAT薄膜的结构与性能（以膜厚=10 μm为例）：(A) 多尺度结构与膜泡温度演变；(B) 结构尺寸参数；(C) 宏观性能：(a) 纵向与横向断裂伸长率；(b) 纵向与横向断裂应力；(c) 穿刺强度及对应能量；(d) 纵向与横向撕裂强度； (e) 纵向与横向撕裂能量；(f) 水蒸气透过量(WVT)与水蒸气透过系数(WVTC)。

图5. 在吹膜加工外场下，PBAT薄膜结构与性能的演变机制。(A) 当增加吹胀比(BUR)时，具有主导地位的横向拉伸力场对结构与性能的演变机制；(B) 当增加牵引比(TUR)时，具有主导地位的纵向拉伸力场对结构与性能的演变机制；(C) 当增加冷却风环的风速时，梯度温度场对结构与性能的演变机制。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c03152

作者介绍

李春海

本文通讯作者

四川大学副研究员

主要研究领域

高分子成型加工新装备与新技术、微纳层叠功能膜材料

主要研究成果

主持四川省科技转化项目、国家重点研发计划子课题、国自然青年基金、高分子材料工程国家重点实验室（四川大学）优秀青年人才基金及企业委托项目14项（含2项华为委托项目），建成千吨级微纳层叠薄膜吹膜生产线1条、微纳层叠薄膜流延生产线1条、微纳层叠下吹水冷吹膜中试线1条、光学级微纳层叠薄膜流延中试线1条、微纳层叠管材共挤中试线1条，完成微纳层叠薄膜在光学、农业及包装等领域的应用概念验证。 在Advanced Materials, Macromolecules, Biomacromolecules, Carbon等期刊上发表论文20余篇，申请国家发明专利9项。获四川大学重大科技成果转化奖、华为“火花奖”、高分子材料工程国家重点实验优秀人才基金等。

Email:lpolymer@scu.edu.cn

郭少云

本文通讯作者

四川大学教授

主要研究领域

主要从事高分子材料成型加工新原理、新技术的研究，主要包括：聚合物微纳层叠加工与装备；含氟高分子材料的开发与应用；聚氯乙烯力化学自增塑及其产业化；聚合物熔体超声挤出新方法、新理论；高分子材料的老化及寿命预测等。

主要研究成果

四川大学高分子研究所教授，国务院政府特殊津贴。曾任四川大学科学技术发展研究院副院长和基金与成果部部长；四川省学术和技术带头人；四川省先进科技工作者；中国复合材料学会荣誉理事；全国塑料标准化技术委员会石化塑料树脂产品分会委员；复合材料学报编委，聚氯乙烯编委会副主任委员。作为项目负责人主持了国家自然科学基金重大仪器基金/重点项目/面上项目、国家863、973、国家支撑计划、企业合作项目等100多项，获四川省科技进步奖技术发明类一等奖、贵州省科技进步一等奖、中国专利优秀奖、成都市科技进步特等奖、教育部技术发明二等奖、四川省科技进步奖自然科学类二等奖等十多项奖励或称号；获授权国家发明专利130余项，发表学术刊物论文600余篇，其中SCI收录400多篇；培养博士后、博硕士研究生200余名。

Email:nic7702@scu.edu.cn

郭少云研究团队介绍：http://gsy.scu.edu.cn/