生物可降解聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯的改性及纤维制备技术研究

• 作 者: 丁长坤
• 机 构: 天津工业大学
• 出 处: 天津工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯 生物可降解 生物发酵法 共混改性 纤维成形 结晶动力学

本文以生物发酵法合成的第三代生物聚酯-聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯(PHBHHx)为研究对象，对其基本性能、结晶动力学、成核剂改性、共混改性和纤维成形进行了研究。　　
用DSC系统研究和考察了PHBHHx等温结晶膜的热性能，发现其DSC曲线呈现特殊的四重熔融吸热峰，合理解释和阐明了每个峰的归属。提出PHBHHx在结晶温度下的初期结晶是长序列的3HB单元的结晶，二次结晶是较短序列的3HB单元的结晶，而室温二次结晶是更短序列的3HB单元的结晶。　　
研究了PHBHHx的等温与非等温结晶动力学。结果表明，Avrami方程能正确地描述PHBHHx的等温结晶过程。Avrami方程也能正确地描述PHBHHx的非等温结晶过程。Ozawa方程不适合描述PHBHHx熔体的非等温结晶过程。莫志深方法可以成功地描述PHBHHx的非等温结晶过程。用Kissinger方程计算出了PHBHHx的非等温结晶活化能为57.93 KJ/mol。　　
研究了3种不同的成核剂对PHBHHx的改性效果。结果表明，3种成核剂都有成核作用，但效果有所差别。加入成核剂以后PHBHHx的表观结晶诱导期缩短，木质素磺酸钠的效果最显著。等温结晶的DSC分析也证明三种成核剂对PHBHHx均有成核作用。Avrami方程能正确地描述其等温结晶过程。　　
采用溶液共混法，将聚乙二醇和超高分子量聚氧化乙烯与PHBHHx进行共混改性，研究了共混体系的结构与性能。结果表明，PHBHHx/PEG是部分相容体系，二者之间存在一定的相互作用。PHBHHx在PEG分子的诱导下发生了一定程度的结晶，PEG起成核剂的作用。在PHBHHx/PEO30体系中，当共混比为95/5、90/10和80/20时，共混体系为完全相容体系。当PEO含量达到40％以后，体系为部分相容体系。PHBHHx/PEO600体系为部分相容体系。共混体系的结晶形态随PEG和PEO含量的变化会发生从完整球晶一直到树枝状晶的变化。适量PEG和PEO的加入可以加快PHBHHx球晶的生长速度。当二者含量较低或相容性较好时，共混体系的断裂强度会提高。　　
采用冰水等温结晶-拉伸两步法和温水等温结晶-拉伸一步法成形技术制备出了较好力学性能的PHBHHx生物可降解纤维，对纤维的结构与性能进行了系统研究与表征。等温结晶后拉伸10倍的纤维强度可达100MPa。在温水等温结晶-拉伸一步法成形中，经紧张热定型的PHBHHx纤维中可能出现了β结构。经过紧张热定型的纤维断裂强度可达193MPa。