聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)/超支化聚酰胺酯(HBPEA)共混体系基本性能研究及其纤维成形

摘要

聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)是一种生物高分子聚酯，它具有良好的生物相容性、生物降解和生物可吸收性，然而由于材料本身的缺点，如结晶速率慢、热稳定性差、易水解、粘度大以及成型加工困难等，极大地限制了PHBV的应用，因此采用共混方法对PHBV进行改性，也是目前研究的热点之一。
　　 本文使用超支化聚酰胺酯(HBPEA)作为共混添加剂，在研究了PHBV/HBPEA体系的共混物组分各自的基本性能后，又对共混体系的热性能、结晶性能、流变行为，及其可纺性能进行了研究，并提出了合理的PHBV/HBPEA纤维成形的工艺条件，在实验室成功制备出具有一定力学性能的PHBV/HBPEA共混纤维。
　　 首先，我们对两种共混物组分的基本性能进行了研究：要严格控制PHBV含水率，以降低共混过程及熔纺过程中的水解程度；确定了PHBV/HBPEA的熔纺温度窗口；超支化聚酰胺酯初始降解温度是大于上述的PHBV温度区；超支化聚酰胺酯在醇类、酮类、四氢呋喃等极性溶剂中有很好的溶解性能，为结构性能的表征提供基础。
　　 此外，共混改性机理主要是：球形 HBPEA分子处于PHBV链状分子之间，使PHBV/HBPEA共混体系的粘度比纯PHBV有所下降；HBPEA的硬脂酸端基在共混体系中同时起到润滑剂的作用；HBPEA中有很多刚性链苯环的存在，会提高共混体系的力学性能。
　　 然后对共混体系的基本性能进行了研究：超支化聚酯HBPEA添加到PHBV中，明显改善了高HV含量PHBV的加工性能。在对其结晶结构和结晶动力学的研究表明，超支化聚酯改变了共混体系的成核机理(异相成核)、成核数及晶粒尺寸，共混体系的结晶度稍有提高；对共混物扫描电镜照片的观察，发现超支化聚酯在共混体系中分散均匀；超支化聚酯的加入降低了PHBV的表观粘度，熔纺成形温区可以有所下降。在共混体系中，超支化聚酯添加量和成形温度对共混体系加工性的影响很大，所以要严格控制加工温度，确定合适的超支化聚酯的添加量。本工作中，以SiO2同时做平行实验，作为对比。
　　 最后，对共混体系进行可纺性能的研究，特别是超支化添加剂含量、存放时间、熔纺温度、拉伸倍数、和切片干燥等参数进行了系统的摸索。研究结果表明超支化聚酯的加入，降低了体系的粘度，使得共混纤维成形变得可行，通过对一系列纺丝工艺条件的调整及优化，在实验室可以连续地制备具有较好力学性能的PHBV/HBPEA共混纤维，进而为PHBV在纤维上的应用拓展了道路。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 生物降解高分子材料概述

1.2 PHBV生物降解高分子材料

1.2.1 PHBV材料简介

1.2.2 PHBV的结晶形态研究

1.2.3 PHBV的热稳定性研究

1.3 PHBV添加剂共混改性研究

1.4 超支化聚合物的概述

1.4.1 超支化聚合物研究进展

1.4.2 超支化聚合物的合成

1.4.3 超支化聚合物的结构与性能特点

1.4.4 超支化聚合物的应用

1.5 PHBV共混体系的纺丝成形

1.6 本论文的主要研究内容及目的

第二章 超支化聚合物HBPEA改性PHBV的共混机理研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 实验仪器及方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 PHBV基本性状的表征

2.3.2 HBPEA基本性状的表征

2.3.3 PHBV/HBPEA共混改性的机理

2.4 本章小结

第三章 PHBV/HBPEA共混体系基本性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 实验仪器及方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 PHBV/HBPEA共混体系的基本性能表征

3.3.2 PHBV/HBPEA共混体系的热性能分析

3.3.3 PHBV/HBPEA共混体系的流变性能研究

3.4 本章小结

第四章 PHBV/HBPEA共混体系的模拟纺丝研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2 实验仪器及方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 PHBV/SiO2共混体系的纺丝性能研究

4.3.2 PHBV/HBPEA共混体系的纺丝性能研究

4.3.3 两种添加剂的比较与选择

4.3.4 PHBV/HBPEA共混体系在不同工艺条件下的模拟纺丝研究

4.4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

研究生在读期间学术论文发表情况

致谢