聚羥基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）的結(jié)晶行為和粘彈性研究.pdf

1、聚羥基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)是一種生物體中提取的天然高分子聚酯，由于其良好的生物相容性和降解性能引起人們越來越廣泛的關(guān)注，尤其是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域。但PHBV材料的脆性又限制了其實際應(yīng)用。本文中以PHBV的結(jié)晶行為為中心，對一系列問題展開研究。其中包括：PHBV的粘彈性，PHBV的熱處理以及靜電紡PHBV的結(jié)晶性。目的在于研究其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；分析其脆性產(chǎn)生的原因，同時提出改善其脆性的辦法；并分析在靜電紡這種特殊加工方式下，PHB

2、V的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。最終用于指導(dǎo)PHBV材料的加工成型以及應(yīng)用。 隨樣品存放時間增長，PHBV蠕變?nèi)崃恐饾u下降，平衡應(yīng)力下降。原因是隨著結(jié)晶度不斷上升，晶相之間的無定形區(qū)受到限制，使得無定形鏈的活性下降，導(dǎo)致樣品由彈性至塑性直到脆性的轉(zhuǎn)變。PHBV纖維的應(yīng)力隨時間的增加而逐漸減小，足夠長的時間后，趨于平衡，并且隨著存放時間的增加，平衡應(yīng)力下降。PHBV由于較低的Tg和非常慢的結(jié)晶速度，分子鏈及鏈段無法較快凍結(jié)，解取向比較容易發(fā)生，樣品

3、表現(xiàn)出平衡應(yīng)力下降。PHBV的DMA圖譜中，α轉(zhuǎn)變隨頻率的變化可用Arrhenius方程來描述。將對數(shù)頻率對峰值溫度直線擬合，由斜率計算可得PHBV的Q轉(zhuǎn)變自由能Ea為68．15KJ。 通過研究熱處理對于PHBV力學(xué)性能和結(jié)晶性能的研究，發(fā)現(xiàn)高溫?zé)崽幚碛兄诟纳芇HBV的脆性。這是由于在一定溫度經(jīng)過熱處理PHBV分子鏈發(fā)生了重排，使得片晶厚度增加，同時晶體結(jié)構(gòu)也更為緊密。由于片晶厚度的增大，使晶態(tài)一無定形態(tài)的界面減小，從而使得無

4、定形鏈的限制減少，改善了材料的脆性。另一方面結(jié)晶結(jié)構(gòu)的改善也提高了PHBV的強度。經(jīng)過考察不同熱處理溫度和時間，指出在110℃-120℃，經(jīng)1小時左右熱處理的PHBV脆性顯著改善，力學(xué)性能明顯提高，是其熱處理的最佳工藝條件，為實際應(yīng)用提供了指導(dǎo)。采用差熱分析(DSC)和廣角X衍射(WAXD)來研究PHBV靜電紡納米纖維的結(jié)晶過程。結(jié)果表明其晶體結(jié)構(gòu)與塊狀PHBV晶體結(jié)構(gòu)相同，且具有近似相同的結(jié)晶度。本文提出了一種增強自成核的機理來解釋這