PP对PHBV共混增韧改性及其机理研究

摘要

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸)酯(PHBV)是一种热塑性生物聚酯，具有与聚丙烯相似的力学性能，可作为通用树脂较为理想的替代物，近年来引起了国内外科研工作者的广泛关注。然而，PHBV的一个较大的缺陷，即结晶度高及球晶尺寸大而导致的脆性大限制了其更为广泛的应用。聚丙烯(PP)作为最常用的通用工程塑料之一，综合性能非常优异，且能有效的改善生物质材料聚乳酸(PLA)的脆性，是一种较理想的共混改性材料。
　　本论文采用PP对PHBV进行熔融共混改性，添加马来酸酐（MAH）接枝的聚丙烯(MPP)作为相容剂，旨在提高PHBV的韧性并研究其增韧机理。主要研究内容及结果如下:
　　（一）.研究共混体系的熔融共混工艺、物理机械性能及热稳定性。采用正交试验优化出最佳共混工艺:螺杆转速为50rpm，共混温度为180℃，共混时间为4min。研究PHBV/PP共混体系的物理机械性能发现，PHBV/PP共混体系中，PP含量为2.5wt％和5wt％时的共混产物的韧性较纯PHBV有较明显的改善。PHBV/PP/MPP共混体系的断裂伸长率随MPP含量的增加而增大，含2.5wt％PP及3wt％MPP的断裂伸长率比纯PHBV提高了315.09％，比未加入MPP时增加了116.7％。研究共混体系的热稳定性能发现，随着PP含量的增加，PHBV/PP共混体系的降解温度有所提高，PHBV的最大分解温度随着PP含量的增加而增加。因此，PP的加入提高了共混体系的热稳定性，这对于它们的熔融加工有非常重要的意义。加入MPP后，PHBV/PP/MPP共混体系的热降解曲线仅出现一次热降解现象，说明MPP对于改善PHBV和PP相容性的作用。
　　（二）.研究共混体系中PHBV与PP的相容性。扫描电镜(SEM)观察结果发现在PHBV/PP共混体系中，PP与PHBV两相的相界面非常清晰，说明两者互不相容，PP分散相以纳米尺度均匀分散。加入MPP后，PP与PHBV两相的相界面变得模糊，PP的数均分散尺寸比未加时减小了35.35％，PP微粒在PHBV基质中发生了明显的塑性形变，说明MPP的加入增加了PHBV和PP之间的界面粘附力，增加了PP的分散性。红外谱图分析结果发现，PHBV与PP之间不存在相互作用力，加入MPP后，MAH中的羰基与PHBV的端羟基发生了反应，从而增加了两相的相容性。
　　（三）.研究共混体系的热熔性能及结晶性能。差示扫描量热仪(DSC)的结果显示，在PHBV/PP共混体系中，随着PP含量的增加，共混体系的熔融温度逐渐减小，结晶温度逐渐增大，且共混体系中PHBV的结晶度增大。偏光显微镜(POM)的结果解释了这一现象，即PP的小球晶很好的充当了PHBV的晶核，提高了PHBV的结晶能力，同时破坏了PHBV的晶体结构，降低了其熔点。在PHBV/PP/MPP共混体系中，随着MPP含量的增加，共混体系的熔融温度逐渐减小，结晶温度逐渐增大。但从POM结果发现，MPP的存在对PP的结晶稍有抑制，这说明对于PHBV/PP/MPP共混体系来说，力学性能的提升主要是因为MPP的加入增加了两者之间的界面粘附力，使得在拉伸应力的作用下，PP均匀分散的微粒在PHBV基质中发生塑性形变。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．1．1 PHBV的基本性能及应用

1．1．2 聚丙烯的基本性能及应用

1．2 PHBV增韧改性研究进展

1．2．1 化学改性

1．2．2 物理改性

1．3 本论文的研究目的及主要内容

第二章 实验部分

2．1 实验药品

2．2 样品制备

2．2．1 PHBV／PP共混体系的制备

2．2．2 PHBV／PP／MPP共混体系的制备

2．3 分析与测试方法

2．3．1 物理机械性能

2．3．2 热稳定性

2．3．3 相容性

2．3．4 分子间作用力

2．3．5 结晶性能

第三章 共混体系的共混工艺及性能研究

3．1 共混工艺的确定

3．2 PHBV／PP共混体系的物理机械性能研究

3．2．1 PHBV／PP共混体系

3．2．2 PHBV／PP／MPP共混体系

3．3 PHBV／PP共混体系的热稳定性

3．3．1 PHBV／PP共混体系

3．3．2 PHBV／PP／MPP共混体系

第四章 共混体系的相容性研究

4．1 PP在共混体系中的分散性

4．2 共混体系中分子间间的相互作用

4．2．1 PHBV／PP共混体系

4．2．2 PHBV／PP／MPP共混体系

第五章 共混体系的结晶性能研究

5．1 共混体系热熔性能

5．1．1 PHBV／PP共混体系

5．1．2 PHBV／PP／MPP共混体系

5．2 非等温结晶动力学

5．2．1 PHBV及PP

5．2．2 PHBV／PP共混体系及PHBV／PP／MPP共混体系

5．3 共混体系结晶形态

5．3．1 PHBV／PP共混体系

5．3．2 PHBV／PP／MPP共混体系

第六章 全文总结

参考文献

攻读学位期间的学术成果

致谢