Abstract :
[en] The application of poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) biodegradable plastics has long been constrained by insufficient
light aging resistance. Hindered amine light stabilizers (HALSs), known as eco-friendly additives, can scavenge free radicals to enhance polymer
durability. However, rough choices have resulted in wastage of resources and environmental pressure. Based on the application of plastic films as
the background for use, this study systematically evaluates application effects of five HALSs. The films underwent accelerated aging for various
durations and were further investigated by a combination of experiments and molecular simulation. Results showed that all HALSs mitigated
PBAT light aging, with Chimassorb-944 (UV-944) and Tinuvin-770 (UV-770) performing the best for real applications. Quantum chemical calculation
results showed that UV-944 had stronger anti migration ability. After 300 h of aging, films with UV-944 and UV-770 retained superior tensile
strength and elongation at break in the transverse direction compared to neat PBAT films. Polymeric HALSs provided better long-term stability
than small-molecule ones. Further spectra analysis indicated that stronger C―O bonds in HALS/PBAT composites correlated with improved photostability.
This study offers valuable insights into improving weather resistance of PBAT biodegradable films and optimizing the real application
of HALSs.
[fr] L’utilisation des plastiques biodégradables à base de poly(butylène adipate-co-téréphtalate) (PBAT) a longtemps été limitée par une résistance insuffisante au vieillissement photo-induit. Les stabilisants de lumière à amines encombrées (HALS), reconnus comme des additifs respectueux de l’environnement, sont capables de piéger les radicaux libres et ainsi d’améliorer la durabilité des polymères. Toutefois, des choix peu rigoureux ont conduit à un gaspillage de ressources et à une pression accrue sur l’environnement.
Dans le contexte de l’utilisation de films plastiques, la présente étude évalue de manière systématique les effets applicatifs de cinq HALS. Les films ont été soumis à un vieillissement accéléré pendant différentes durées, puis analysés au moyen d’une combinaison d’expériences et de simulations moléculaires.
Les résultats ont montré que l’ensemble des HALS atténuait le vieillissement photo-induit du PBAT, les composés Chimassorb-944 (UV-944) et Tinuvin-770 (UV-770) se révélant les plus performants en conditions d’application réelle. Les calculs de chimie quantique ont indiqué que l’UV-944 présentait une capacité antimigratoire plus élevée. Après 300 heures de vieillissement, les films contenant UV-944 et UV-770 conservaient une résistance à la traction et un allongement à la rupture supérieurs dans la direction transverse, comparativement aux films de PBAT non modifiés.
Par ailleurs, les HALS polymériques ont démontré une meilleure stabilité à long terme que leurs homologues de faible masse molaire. Des analyses spectrales complémentaires ont mis en évidence que le renforcement des liaisons C–O dans les composites HALS/PBAT était corrélé à une amélioration de la photostabilité.
Cette étude apporte des éléments de compréhension précieux pour l’amélioration de la résistance aux intempéries des films biodégradables à base de PBAT et pour l’optimisation de l’utilisation des HALS en conditions réelles.
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