PHBV-HBPs共混體系的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能.pdf

1、聚（3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯）（PHBV）生物聚酯具有資源可再生、生物可降解性、生物組織相容性、壓電性、抗凝血性等優(yōu)點(diǎn)，還可熔融加工，是理想的環(huán)境友好和生物醫(yī)用材料。但是，PHBV也存在以下幾方面的缺點(diǎn):(1)熱穩(wěn)定性差，熔融加工窗口窄，在熔點(diǎn)以上停留較短時(shí)間便會(huì)發(fā)生劇烈的熱降解;(2)PHBV是由微生物合成的，純度高、晶核密度低，且PHBV立構(gòu)規(guī)整性好，易于形成完整的大球晶，導(dǎo)致材料脆性較大;(3)PHBV的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

2、較低，在室溫存放過(guò)程中會(huì)發(fā)生二次結(jié)晶，使材料的脆性加劇。這些都極大地限制了其應(yīng)用。本文針對(duì)PHBV存在的成核密度低、分子鏈立構(gòu)規(guī)整性大、結(jié)晶度高、力學(xué)性能差等缺陷，開(kāi)展了一系列探索性研究。
　　 采用溶液涂膜和熔融共混兩種方法制備了PHBV/HBPs（超支化聚酰胺脂）共混體系。借助TGA、DMA及拉伸測(cè)試獲得復(fù)合材料的宏觀性能;借助DSC、POM、WXRD、考察了HBPs的引入對(duì)PHBV熱熔性能和結(jié)晶性能的影響;借助掃描電鏡SE

3、M觀察HBPs的分散性和體系的界面相容性;借助FTIR表征了PHBV和HBPs之間的相互作用。從而建立結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系。
　　 采用溶液涂膜的方法制備了PHBV/HBPs共混體系，研究了在較低溫度加工條件下，HBPs的引入對(duì)PHBV結(jié)構(gòu)及性能的影響。建立了PHBV/HBPs共混體系的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，研究了宏觀的力學(xué)性能與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及分子間作用力之間的相互關(guān)系。首先，從聚集態(tài)結(jié)構(gòu)出發(fā)，HBPs的引入沒(méi)有改變PHBV的結(jié)晶

4、結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于“稀釋”了PHBV的晶核，球晶的尺寸變大，但球晶的完整性降低，同時(shí)，球晶的生長(zhǎng)速率降低，體系的結(jié)晶度下降，可以說(shuō)明，HBPs在一定程度上抑制了PHBV的結(jié)晶，改善了PHBV的脆性;從SEM照片可以看到，當(dāng)HBPs在PHBV基體中分散較好及HBPs的尺寸較小時(shí)，PHBV/HBPs體系表現(xiàn)出較好的宏觀力學(xué)性能;其次，從分子間作用力角度來(lái)考慮，HBPs結(jié)構(gòu)中含有很多羥基，可以與PHBV的酯羰基形成分子間氫鍵作用，紅外光譜證實(shí)了兩者

5、之間存在氫鍵作用，從而改善PHBV的力學(xué)性能。拉伸測(cè)試結(jié)果表明，PHBV/HBPs體系的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，隨著HBPs的增加出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，這是由體系結(jié)晶度減小，兩組分間的分散程度和兩組分間相互作用共同作用的結(jié)果。
　　 用熔融共混法制備了PHBV/HBPs共混體系，除去溶劑的影響，研究了在較高溫度加工條件下，HBPs的引入對(duì)PHBV結(jié)構(gòu)及性能的影響。HBPs的引入使得PHBV在較高的溫度下就開(kāi)始結(jié)晶，沒(méi)有改變PHB

6、V的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有抑制PHBV晶核的形成，可能的原因是在熔融加工過(guò)程中，在高溫和強(qiáng)剪切力的作用下，會(huì)有少量聚合物的分子鏈斷裂，形成一些小的分子，充當(dāng)晶核的作用，環(huán)帶球晶不再明顯，而且破壞了球晶的完整程度，體系的結(jié)晶度下降，這在一定程度上改善了PHBV的脆性。當(dāng)HBPs的含量較小時(shí)，HBPs能夠在PHBV基體中良好的分散，體系在宏觀上表現(xiàn)為良好的力學(xué)性能。力學(xué)測(cè)試研究表明，HBPs對(duì)體系起到了增強(qiáng)增韌的作用，PHBV/5wt％HBPs的