聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)的改性及其结构和性能的研究

聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）的改性及其结构和性能的

研究

聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)是以淀粉、废弃的水果等为原料,在微生物体内合成的一类生物基聚酯,具有绿色、环保、可再生等优点。然而,PHBV熔融加工窗口窄、结晶度高、球晶大等一系列缺陷限制了它在诸多领域中更为广泛的应用。

因而本文针对PHBV的缺陷,分别采用了物理改性和化学改性两种手段,通过改变PHBV的结晶行为,达到改性PHBV的目的。本论文的研究内容及结论如下:(1)采用新型有机/无机杂化材料POSS对PHBV进行物理改性,制备含有不同POSS含量的PHBV/POSS杂化膜。

结果表明POSS的引入,使PHBV的结晶速率减慢,PHBV/POSS杂化膜的结晶度下降了14.3%;Avrami方程成功地描述了PHBV/POSS杂化膜的等温结晶动力学,PHBV/POSS杂化膜的等温结晶温度越高,结晶速率变得更加缓慢;PHBV和PHBV/POSS杂化膜的球晶均表现出特征性的黑色十字消光;POSS的加入可明显改善PHBV的拉伸性能,含有20wt%POSS的PHBV/POSS杂化膜具有6.1MPa的最高应力。(2)通过熔融共混的方式使用成核剂TMC-306、PLA共同改性PHBV,分别制备PHBV/BN/TMC-306、PHBV/TMC-306、PHBV/PLA、PHBV/PLA/TMC-306四种共混体系。

结果表明在PHBV/BN/TMC-306共混体系中,TMC-306的含量增加,起到稀释作用,减慢了PHBV/BN的结晶;PHBV/TMC-306共混体系中,TMC-306的加入,结晶速率提高;在PHBV/PLA共混体系中,纯PLA没有明显的结晶峰,随着共混体系中PHBV的加入,结晶峰逐渐增强,结晶温度在80℃左右;PHBV/PLA/TMC-306 1%体系中,当PHBV含量大于30%时,TMC-306对PHBV的结晶有促进作用,且PHBV含量越高,结

晶峰越尖锐。通过上述结果,选择结晶速率高的PHBV/BN进行纺丝。

得出结论:PHBV纤维的链结构与PHBV原料的化学结构一致;经过牵伸之后,PHBV纤维具有更高的结晶度,取向诱导结晶;经过二级拉伸、一辊速率为81m/min、二辊速率为363m/min和牵伸倍数为5.72的PHBV纤维会比经过一级拉伸、速率为68m/min和牵伸倍数为6.8的PHBV纤维具有更佳的力学性质。(3)通过化学嵌段共聚的方式,以二丁基二月桂酸锡作为催化剂,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)作为偶联剂,在PHBV大分子单体中引入柔性大分子PEG和有机/无机杂化材料POSS,制备PHBV/PEG和PHBV/PEG/POSS两种嵌段共聚物。

得出结论:PHBV/PEG嵌段共聚物的重均分子量为1.9×10~4,PHBV/PEG/POSS嵌段共聚物的重均分子量为1.1×10~4,嵌段共聚物的分子量分布在1.30-1.85之间;PHBV/PEG/POSS嵌段共聚物中POSS含量较少以至于POSS不能形成独立的晶相;嵌段共聚物的结晶能力变弱;POSS的引入使PHBV/PEG/POSS的热稳定性高于PHBV/PEG;POSS的引入改变了PHBV球晶的形貌,并且随着等温结晶温度的升高,PHBV基嵌段共聚物的球晶生长速率加快;通过静电纺丝试纺证明嵌段共聚物的加入提高了PHBV的可纺性。