生物高分子材料聚羥基丁酸戊酸酯的改性研究.pdf

1、聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)(PHBV)是經(jīng)由微生物發(fā)酵而成的熱塑性聚酯，因其具有良好的生物可降解性，同時(shí)具備氣體阻隔性，抗紫外性等特殊性能，有可能在未來替代現(xiàn)有的合成塑料。但與通用塑料相比，PHBV存在脆性大、熱穩(wěn)定性差、加工溫度區(qū)間窄等缺陷，使其應(yīng)用受到一定限制。本文針對(duì)上述缺陷，首次通過溶液共混的方法分別引入聚丙二醇(PPG)，有機(jī)改性蒙脫土(OMMT)制備了PHBV/PPG及PHBV/PPG/OMMT復(fù)合材料，通過

2、X射線衍射測(cè)試(XRD)、透射電鏡測(cè)試(TEM)、示差掃描量熱分析(DSC)、掃描電鏡測(cè)試(SEM)、拉伸強(qiáng)度測(cè)試(Tensile Test)、偏光顯微鏡測(cè)試(POM)等手段對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行了表征，并對(duì)兩種復(fù)合材料的熱學(xué)性能、力學(xué)性能及降解性進(jìn)行了研究。
　　首先考察PPG、 OMMT添加量等因素對(duì)二元和三元復(fù)合材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二元和三元共混體系都具有一定的相容性，第二和第三組份的加入都引起了材料性能的較大變化。

3、
　　在PHBV/PPG二元共混體系中， PPG的加入可有效降低共混體系的熔點(diǎn)，體系的初始分解溫度上升，從而拓寬了材料的加工窗口。同時(shí)PPG的加入可以降低體系的結(jié)晶度，從而較大幅度地提高材料的斷裂伸長率，使復(fù)合材料塑性增加，但卻伴隨著一定程度拉伸強(qiáng)度的下降。較優(yōu)的二元復(fù)合材料中PPG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％、分子量為1000，此時(shí)材料的初始分解溫度及分解溫度較純PHBV可分別提高25.88℃和15.36℃;材料的斷裂伸長率可提高415.2

4、3％，而拉伸強(qiáng)度卻下降了69.31％。而對(duì)于PHBV/PPG/OMMT三元復(fù)合體系，用SDS改性后蒙脫土內(nèi)硅酸鹽層間距可由1.2nm增加到3.18nm，PHBV成功進(jìn)入有機(jī)蒙脫土的片層間形成了部分剝離、部分插層的結(jié)構(gòu)。隨著復(fù)合體系中OMMT含量的增加，材料的熱穩(wěn)定性先上升后下降，拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度增大，斷裂伸長率略有降低，提升了材料的綜合性能。當(dāng)三元體系中OMMT含量為3％時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能最佳，此時(shí)材料的結(jié)晶度較二元體系增加了37.86

5、％，起始分解溫度升高了12.5℃，加工區(qū)間由112.4℃拓展到124.67℃;材料的拉伸強(qiáng)度提高了34.44％，斷裂伸長率下降了32.34％。
　　其次，本文對(duì)二元和三元復(fù)合材料的降解性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，從添加的組分來看，PPG作為稀釋劑降低了體系的結(jié)晶度，導(dǎo)致了PHBV降解速度的加快;而OMMT一方面提高了體系的結(jié)晶度，另一方面插層結(jié)構(gòu)減少了PHBV鏈段與介質(zhì)的接觸面積，使PHBV的降解速率略有降低。當(dāng)材料在土壤懸濁液