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生物可降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的基本性质及其改性的研究

丛川波  
【摘要】: 聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]是一种在微生物体内合成的热塑性材料,具有良好的生物降解性和生物相容性,可应用于器官移植、药物释放、食品包装和农用薄膜等领域,但P(3HB-co-4HB)的热稳定性差和结晶速度慢等方面的不足在一定程度上限制了其应用。本论文首次系统地研究了P(3HB-co-4HB)中4HB含量对共聚酯各种基本性质影响,在此基础上,首次以笼型多聚倍半硅氧烷(POSS)为成核剂、与聚乳酸共混及加入生物可降解的增塑剂等方法改性,研究了改性物的热性能,结晶性能及力学性能。同时,本文还探讨了热处理过程中共聚物的分子量的变化,首次考察了热处理后分子量对P(3HB-co-4HB)共聚酯各项性能的影响。 研究表明,P(3HB-co-4HB)中4HB的含量对其基本性能有重要的影响。随着4HB含量的增加,共聚酯的熔融温度,玻璃化温度,储能模量均降低;屈服强度,断裂强度也降低,而屈服应变和断裂伸长率增加;其热稳定性和流动性得到改善。 研究表明,加入增塑剂可有效的改善P(3HB-co-4HB)的加工性能。增塑剂的加入能降低共聚酯的熔点、结晶温度和结晶焓下降。相同含量增塑剂对4HB含量较低的共混体系结晶性能影响较大,而对4HB含量较高的共混体的结晶性能影响较小。 研究表明,笼型倍半硅氧烷(POSS)作为成核剂可有效改善P(3HB-co-4HB)的结晶性能。对苯胺基POSS(OAPS)和异丁基POSS(OIBS)的进一步研究表明,由于与基体的作用不同,OAPS可使结晶峰变尖,球晶细化,在一定程度上提高聚合物的力学性能和热稳定性,改性效果优于OIBS。 研究表明,共聚酯与聚乳酸共混可以提高共聚酯的热稳定性。虽然聚乳酸与P(3HB-co-4HB)的相容性差,导致共混物的机械性能下降,但聚乳酸的加入可以提高共混物的结晶度和共混物的热稳定性。 研究表明,共聚酯的热处理解过程中的分子量的变化符合酯基的自由断裂模型,在适当的热处理时间内,共聚酯分子量的降低,共聚酯具有较好的加工性能,并保持较好的力学性能。


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