PBS-fGO復(fù)合材料及PBS基疏水材料的制備與性能.pdf

1、生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）因其優(yōu)良的機(jī)械加工性能和生物相容性，在綠色包裝、生物醫(yī)用工程、環(huán)境工程、生態(tài)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是其在力學(xué)性能上表現(xiàn)為強(qiáng)度不足、韌性有余的特征，影響了其作為工程材料的應(yīng)用。石墨烯作為性能優(yōu)異的二維納米材料，利用其納米效應(yīng)可以對(duì) PBS進(jìn)行增強(qiáng)改性。另一方面，在以上應(yīng)用領(lǐng)域中，常需要這類材料具有強(qiáng)疏水性，因此構(gòu)筑 PBS的疏水結(jié)構(gòu)也有利于其應(yīng)用發(fā)展。鑒于以上問(wèn)題，本論文進(jìn)行了兩個(gè)方面的研

2、究工作：一是以功能化氧化石墨烯（fGO）為填料，利用溶液復(fù)合法制備了PBS/fGO復(fù)合薄膜材料，并對(duì)其力學(xué)性能、結(jié)晶行為和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了探究；二是利用聚合物微相分離的方法，構(gòu)筑了 PBS基強(qiáng)疏水材料，并對(duì)它在油水分離中的應(yīng)用進(jìn)行了初步考察。
　　為了改善GO與PBS的相容性和GO在PBS中的分散性，首先利用高效的非公價(jià)鍵—離子鍵法，采用雙十二烷基二甲基溴化胺（DDAB）對(duì)GO進(jìn)行修飾，從而得到功能化石墨烯（fGO），所制備的fGO

3、能夠在氯仿中穩(wěn)定分散；進(jìn)而利用溶液復(fù)合法制備了PBS/fGO復(fù)合薄膜，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。在力學(xué)行為上，在fGO的含量為0.1wt％時(shí)，復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率相較純的PBS分別提高了36%和31%，但是隨著含量的繼續(xù)增大，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；結(jié)晶行為分析表明，fGO的加入在復(fù)合材料結(jié)晶過(guò)程中雖然有誘導(dǎo)異相成核的作用，然而由于所修飾的 fGO所表現(xiàn)的位阻效應(yīng)限制了 PBS分子鏈在結(jié)晶過(guò)程中的重排運(yùn)動(dòng)，使

4、得復(fù)合材料的結(jié)晶溫度升高，而結(jié)晶度有所下降。熱穩(wěn)定性分析表明，不同含量fGO的加入對(duì)PBS復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性并沒有明顯的影響。
　　利用聚合物微相分離原理，以氯仿為良溶劑，無(wú)水乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯為非溶劑，設(shè)計(jì)了具有強(qiáng)疏水性的生物可降解 PBS薄膜材料制備工藝，探究了 PBS濃度和非溶劑含量等因素對(duì)所制備薄膜的潤(rùn)濕性、結(jié)晶性、粘附力以及表面形貌的影響。
　　結(jié)果表明，不同種類非溶劑的加入都使得 PBS疏水薄膜的靜

5、態(tài)接觸角有大幅度的提升，最高達(dá)到142.5°，比未處理的PBS薄膜接觸角提高了近60°。所制備的強(qiáng)疏水性PBS表面對(duì)水滴的粘附力都高于100μN(yùn)，最高達(dá)到248μN(yùn)，均表現(xiàn)為高粘附性的特征。這主要源于相分離過(guò)程中薄膜表面形成了具有不同形狀的微米-納米結(jié)構(gòu)，由精細(xì)的微米-納米多階結(jié)構(gòu)與水滴接觸時(shí)所表現(xiàn)的釘扎效應(yīng)和毛細(xì)效應(yīng)共同決定的，這與 Cassie滲入態(tài)模型基本吻合。疏水薄膜表面的靜態(tài)接觸角在一定程度上受 PBS濃度的影響，并且隨著非溶