生物可降解PBST共聚酯纺粘非织造材料的制备及性能研究

摘要

随着全球经济的稳定发展和生活消费方式的改变，环境问题越来越受到关注，因此生物可降解材料引起了人们的重视。聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)是脂肪族/芳香族共聚酯的一种，其具有脂肪族聚酯良好的生物可降解性，也具备芳香族聚酯优良的热力学性能、加工性能，已成为国内外研究的热点。目前，已有学者对PBST共聚酯的热力学性能、纺丝工艺、纤维结构及降解性能做了大量研究，但利用纺粘法工艺制备PBST非织造材料的报道尚未出现。
　　在此背景下，对PBST共聚酯进行了基本性能研究，确定了PBST纺粘非织造材料的工艺流程，并通过对各个工艺参数的探索试验，成功利用实验用纺粘无纺布机制备了PBST纺粘非织造材料，得到较佳的工艺参数:螺杆一区温度为190℃，二区温度为195℃，三区温度为200℃，纺丝温度为205℃，计量泵转速为30r/min，成网速度为20m/min，热轧温度光辊为135℃，花辊为140℃。
　　对PBST纺粘长丝进行了细度、热学性能、拉伸性能测试，得到PBST纺粘长丝的直径为21.27μm，线密度为4.26dtex，熔点为172.60℃，结晶度为29.51％。并将PBST纺粘长丝的拉伸性能与PET纺粘长丝及PET长丝纤维进行对比，发现PBST纺粘长丝的拉伸性能较差，根据热学性能测试可知其结晶度为29.51％，而一般PET长丝纤维的结晶度能达到45％～60％左右，这是由于长丝纤维一般采用机械拉伸，拉伸充分，结晶度较高，而PBST纺粘长丝相对没有被充分拉伸，大分子链排列规整度较低，导致其拉伸性能较差。此外，对PBST纺粘非织造材料进行了特征指标参数及微观结构测试，得到克重及厚度分别为400g/m2和1.31mm，且从PBST纺粘非织造材料的扫描电镜照片中可以看到，纤网成形较好，PBST纺粘长丝粗细均匀，表面光滑。
　　通过对PBST纺粘非织造材料在pH=4.5、9.5、7.0及脂肪酶PS(@)等不同条件下进行降解实验，并从质量损失率、热学性能、拉伸性能及表面形态等指标的变化来评价其生物可降解性能。结果表明，PBST纺粘非织造材料的重量损失率随降解时间的增加而升高，其熔点及热焓也有明显增加，这是因为非结晶区比结晶区优先降解，而大分子链被随机切断使处于中间相的链段活动能力增强，在已存在的晶体上堆砌生长，从而晶片厚度增加，熔点升高。PBST纺粘长丝的拉伸性能随降解时间呈下降趋势，结合对PBST纺粘非织造材料的表面形态观察，可以观察到降解后PBST纺粘长丝表面变得凹凸不平，甚至出现边缘破碎及孔洞等现象。而在不同降解条件下，降解程度依次为酶解＞碱性＞酸性＞中性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 生物可降解高分子材料

1．3 PBST共聚酯研究概述

1．4 PBST共聚酯的研究现状

1．5 纺粘工艺技术的研究现状

1．6 PBST纺粘非织造材料的应用与研究

1．7 本论文研究内容和意义

第2章 PBST纺粘非织造材料工艺设计及实验方案

2．1 引言

2．2 原料热性能

2．3 工艺流程的设计

2．4 PBST纺粘非织造材料实验方案

2．5 本章小结

第3章 PBST纺粘非织造材料的物理机械性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论

3．4 本章小结

第4章 PBST纺粘非织造材料的降解性能

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 降解机理

4．4 结果与讨论

4．5 本章小结

第5章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢