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《东华大学》 2004年
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新型聚羟基脂肪酸类生物材料的结晶行为及纤维成形研究

俞昊  
【摘要】: PHA(聚羟基脂肪酸酯)是一类从菌体中分离出来的新型生物高分子材料,由于其直接从生物体中提取,因而具有良好的生物相容性、生物可吸收性和生物可降解性能,近年来引起可降解高分子材料研究人员的极大兴趣。此外由于其高结晶度、高旋光纯度以及不含催化剂等特性,也是研究高分子结晶行为的良好模型对象。作为化学纤维的原料,此类材料的初生纤维在固体状态表现出的由弹性行为为主向塑性行为为主的转变直至最后表现为刚性体特征,直接影响着此类纤维的成形加工过程,成为其进一步发展的瓶颈障碍。 通过研究发现,PHBV(聚羟基丁酸-羟基戊酸酯)在其发生剧烈快速热降解的温度以下仍然有热降解行为的发生。随受热时间的延长,分子量不断下降。通过红外等实验结果的分析,可以认为该材料是以β消去方式进行降解。 PHBV的球晶生长速度与时间无关,随温度的升高有先上升后下降的趋势,部分样品在最后球晶速度会再次上升。在球晶的表面出现有同心圆环状条纹,经实验验证为表面的不平整所导致,形成机理主要可能是结晶过程中的体积收缩。在结晶过程中,PHBV二元共晶中HV(羟基戊酸)组分会受到排斥,结晶温度的升高会导致HV组分分凝现象的加剧。PHBV在较低温度下结晶所得样品的DSC图谱在低温区的次峰在较高结晶温度时分裂成两个次峰,分析是由于结晶温度升高时的分凝现象所致。 PHBV的表观粘度随剪切速率的上升下降很快。而温度的上升导致流变曲线下移,可以认为,在180℃和190℃温度区间内的流动性能相对温度的影响较为稳定。剪切速率对流动性能的影响变小。随HV含量的上升,流变曲线下移,粘度变小。 本论文通过对这种材料表现出的特有流变特征、流动过程中的热稳定性以及结晶特性等深入研究基础上,在实验室内设计制造出一种特殊成形加工设备,研究高聚物结构与特殊成形加工工艺条件 新型聚轻基脂肪酸类生物材料的结晶行为退纤维应丝妞窦一一一一一一一一一卫鲤乙 的对应关系,探讨其特殊的成形机理,最终制备出具有一定物理机 械性能的生物纤维。该课题研制成功将为此类生物材料的加工、应 用开辟一个非常实用的应用领域,并有十分重要的学术意义。 在本论文工作中,建立了通过微型双螺杆扭矩变化来研究聚合物 的热降解情况的方法。并通过对PHBV球晶生长速率的测定,对结。晶 生长的速度方程及影响因素做出修正。首次对PHBV球晶表面观察到 的同心圆环条纹的成因作了合理解释,揭开了这一现象形成的本质。 观察并剖析了PHBV在高温下结晶结构的变化,二元共晶现象在分凝 效应作用下导致的晶相分裂。并在国内首次通过熔融法制备了PHBV 纤维,首次论证了纤维结晶结构的变化及其在外力作用下取向结构的 变化。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB324

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