聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)-超支化聚酰胺酯共混體系結(jié)晶行為與力學(xué)性能的研究.pdf

1、聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)(PHBV)是一種由微生物合成的可完全降解的熱塑性生物聚酯，具有生物組織相容性和可再生性等優(yōu)點(diǎn)。它以再生資源為原料，且使用過后不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，因此在農(nóng)業(yè)、食品以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。然而，PHBV也存在著缺點(diǎn)：第一、熱穩(wěn)定性差，加工窗口窄；第二、立構(gòu)規(guī)整性高，成核密度低，易形成結(jié)構(gòu)完整的球晶，導(dǎo)致韌性變差；第三、PHBV的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，室溫下會(huì)進(jìn)行二次結(jié)晶，加劇材料性能變差，

2、從而極大地限制其商業(yè)用途。超支化聚酰胺酯(HBPs)作為非晶態(tài)可生物降解超支化聚合物，具有結(jié)構(gòu)立構(gòu)不規(guī)整，且活性基團(tuán)多，作為共混改性劑被廣泛運(yùn)用。
　　本文采用溶液共混的方法制備了PHBV/HBPs共混體系，對(duì)相容性、結(jié)晶性能和成型工藝及力學(xué)性能進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1、共混體系中兩相的相容性。通過紅外譜圖可知PHBV與HBPs兩者之間并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但HBPs中大量的羥基與PHBV中的酯基之間形成氫鍵，

3、加強(qiáng)兩者之間的界面相容性。通過熱重分析發(fā)現(xiàn)HBPs對(duì)共混體系的熱穩(wěn)定性影響不大，且只有一個(gè)尖峰，間接地說明PHBV與HBPs具有相容性較好。通過SEM照片可以觀察到：當(dāng)HBPs的含量小于3.5wt％時(shí)，HBPs能夠很好地分散在PHBV中，尺寸較小且相容性較好；當(dāng)含量超過3.5wt%時(shí)，由于 HBPs中活性基團(tuán)的相互作用發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致分散性減小，兩相之間相界面變得清晰，出現(xiàn)明顯的相分離，相容性變差。
　　2、共混體系的結(jié)晶性能。HB

4、Ps的加入并不改變 PHBV的晶體結(jié)構(gòu)，只是破壞晶體結(jié)構(gòu)的完整性，降低結(jié)晶度。對(duì)晶體形貌觀察發(fā)現(xiàn)：HBPs破壞球晶的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，“稀釋”球晶的密度，使球晶的尺寸變大；同時(shí)阻礙 PHBV分子鏈的運(yùn)動(dòng)，球晶的徑向生長(zhǎng)速率變慢。在一定的溫度范圍內(nèi)，球晶的徑向生長(zhǎng)速率出現(xiàn)峰值，在90℃左右時(shí)達(dá)到最大值。通過研究共混體系的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)行為發(fā)現(xiàn)：純PHBV成核方式是以均相成核為主，共混物的成核方式是異相成核。加入HBPs增加了結(jié)晶誘導(dǎo)期以及半結(jié)晶期的時(shí)

5、間，降低結(jié)晶速率，抑制共混物的結(jié)晶能力，使冷結(jié)晶溫度從45℃提高到56℃；同時(shí)破壞了PHBV晶體的完整性，使共混體系的熔點(diǎn)從174℃減低到170℃，結(jié)晶度從72.78%降低到57.34%。
　　3、共混工藝及力學(xué)性能。最佳成型工藝：在56℃下共混4h；成型溫度為35℃，成型速度為20mm/s，涂膜厚度為500um。研究了共混體系的力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，隨著HBPs含量的增加，共混物的拉伸強(qiáng)度以及斷裂伸長(zhǎng)率都先增大后減小。這是由于兩組份之間