生物可降解PLA/P(3HB-co-4HB)共混物的相容性及结晶行为

摘要

聚乳酸(PLA)与聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]都是已实现商业生产的源于可再生资源（比如淀粉）的生物可降解高分子材料。将PLA和P(3HB-co-4HB)共混，有望得到新型的完全可生物降解高分子材料。在本工作中，我们采用溶液浇注的方法，将两种不同分子量的PLA(HMW-PLA(:)Mn=1.11×105，Mw=1.71×105;LMW-PLA:Mn=1.27×104,Mw=1.47×104)，与两种不同4HB含量的P(3HB-co-4HB)[P(3HB-co-11％4HB):含有11％的4HB;P(3HB-co-20％4HB):含有20％的4HB]共混，得到LMW-PLA/P(3HB-co-11％4HB)、LMW-PLA/P(3HB-co-20％4HB)、HMW-PLA/P(3HB-co-11％4HB)、以及HMW-PLA/P(3HB-co-20％4HB)四个体系的共混薄膜。采用差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜对PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系的相容性和结晶行为进行了系统研究，并对共混物的力学性能进行了初步测试。本论文取得的主要结果如下:
　　 (1)PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系的相容性。用DSC测试了从熔融态淬火得到的非晶试样在升温过程中的热行为，结果表明:对于PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系，存在两个玻璃化转变温度（Tg），表明PLA和P(3HB-co-4HB)总体上属于不相容体系，但是，随着P(3HB-co-4HB)含量的增大，PLA端的Tg有所降低，因此可以判定PLA和P(3HB-co-4HB)之间仍存在一定程度的相容性;随着PLA分子量的增大或者P(3HB-co-4HB)中4HB含量的增高，PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系的相容性进一步减弱。
　　 (2)PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系的非等温熔融结晶行为。用DSC研究了PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系的非等温熔融结晶行为，结果表明:对于LMW-PLA/P(3HB-co-11％4HB)、以及LMW-PLA/P(3HB-co-20％4HB)共混体系，LMW-PLA的结晶峰很强，而P(3HB-co-11％4HB)、以及P(3HB-co-20％4HB)的加入均大体上抑制了LMW-PLA的结晶;而对于HMW-PLA/P(3HB-co-11％4HB)、以及HMW-PLA/P(3HB-co-20％4HB)共混体系，共混物的结晶峰，比纯组分的要强，表现出较强的协同效应。
　　 (3)PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系的结晶形态及球晶生长速率。用偏光显微镜观察了HMW-PLA/P(3HB-co-11％4HB)(60/40)共混物、纯HMW-PLA及
　　 纯P(3HB-co-11％4HB)在120℃从熔融态等温结晶的球晶形态，结果表明:纯P(3HB-co-11％4HB)没有发现明显的球晶出现，纯HMW-PLA和共混物则有明显的结晶发生。和纯HMW-PLA相比，共混物的球晶密度小、球晶直径大，并且，共混物的球晶增长速率是纯HMW-PLA的3倍。
　　 (4)PLA/P(3HB-co-4HB)共混体系的力学性能。用拉伸试验机对HMW-PLA/P(3HB-co-11％4HB)(60/40以及40/60)共混物、纯HMW-PLA以及纯P(3HB-co-11％4HB)的力学性能进行了测试，结果表明:共混物的拉伸强度和模量介于两纯组分之间，而断裂伸长率比两纯组分的都要低。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 生物可降解高分子材料概述

1．1．1 生物可降解高分子材料的背景与发展

1．1．2 完全生物可降解高分子材料

1．2 聚乳酸(PLA)概述

1．2．1 聚乳酸的基本性质和结构

1．2．2 聚乳酸的合成途径

1．2．3 聚乳酸的改性研究

1．2．4 聚乳酸的应用及研究热点

1．3 聚羟基脂肪酸酯(PHA)概述

1．3．1 聚羟基脂肪酸酯(PHA)的起源及发展

1．3．2 聚羟基脂肪酸酯(PHA)系列的结构

1．3．3 聚羟基脂肪酸酯(PHA)系列的应用及发展

1．4 PLA及PHAs共混改性研究

1．5 课题的提出及主要研究内容

2 PLA／P(3HB-co-4HB)共混物相容性及结晶行为研究

2．1 原料及样品制备

2．2 实验部分

2．2．1 DSC测试

2．2．2 偏光显微测试

2．3 实验结果及分析

2．3．1 PLA／P(3HB-co-4HB)共混物的相容性研究

2．3．2 PLA／P(3HB-co-4HB)共混物的非等温熔融结晶行为

2．3．3 PLA／P(3HB-co-4HB)共混物的结晶形态研究

2．4 本章小结

3 PLA／P(3HB-co-4HB)共混物的力学性能研究

3．1 拉伸试验

3．2 实验结果及分析

3．3 本章小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢