聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)共混纤维的结构及其织物染色性能

聚乳酸(PLA)与聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)共混纺丝是改善聚乳酸(PLA)纤维的耐热性和柔韧性的方法之一。为了揭示共混纤维结构对其织物染色性能的影响规律,借助热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪等手段分别对共混纤维和PLA纤维的微结构和热性能进行分析。采用高、中、低温3类分散染料,对2类纤维织物的染色升温速率曲线、提升性和各项染色牢度等性能进行了比较。结果表明:共混纤维中PLA与PHBV两相分离,PLA相具有与PLA纤维相似的晶型结构,其结晶度较高,而PHBV相中形成较低的结晶;与PLA纤维相比,共混纤维的熔点较高,玻璃化温度稍低,因此其能在较低的温度下达到上染平衡;在相同的染色条件下,共混纤维织物的表观染色深度几乎是PLA织物的2倍;2类纤维织物的耐皂洗色牢度性能均不够理想。

聚乳酸/聚3-羟基丁酸-戊酸酯共混纤维及其雪尼尔纱的染色动力学

为进一步了解生物可降解聚乳酸/聚3-羟基丁酸-戊酸酯(PLA/PHBV)共混纤维及其雪尼尔纱的染色性能,提高对含生物可降解聚酯纤维雪尼尔纱染色技术的可控性,研究了PLA/PHBV纤维及PET/(PLA/PHBV)雪尼尔纱的染色性能,探究了C.I.分散红60在雪尼尔纱及其原材料纤维上的染色动力学,并对各纤维的生物可降解性能进行了研究。结果表明:C.I.分散红60在PLA/PHBV纤维及PET/(PLA/PHBV)雪尼尔纱上的上染率随着温度的升高而明显提升,但为兼顾纤维的力学性能,染色温度不宜超过110℃;C.I.分散红60在PET纤维、PLA/PHBV纤维及雪尼尔纱3种材料上的吸附均符合准二级动力学方程,其在PLA/PHBV纤维上的染色平衡吸附量最高,在PET纤维上的最低,并且随着染色温度升高,C.I.分散红60在3种材料上的染色速率加快,半染时间缩短,扩散系数增大;各纤维的降解效率均随土埋时间的延长而提高,其中PLA/PHBV纤维的降解性能最好,PLA纤维次之,且PLA或PLA/PHBV生物可降解聚酯纤维的存在,可加快PET纤维的降解速率。

端环氧型超支化聚酯对聚(3-羟基丁酸戊酸共聚酯)的改性研究

以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和三羟甲基丙烷(TMP)为原料,以对甲苯磺酸(P-TSA)为催化剂,通过"一步法"合成三代超支化聚酯(HBPE),然后采用环氧氯丙烷对HBPE进行改性,得到了具有端环氧基的三代超支化聚酯(EHBP-G3)目标产物,最后采用熔融共混法制备了EHBP改性的聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)树脂;通过差示扫描量热仪、偏光显微镜、力学性能和熔体流动速率等分析方法对制备的PHBV/EHBP共混物进行表征。结果表明,加入1.5%(质量分数,下同)三代超支化聚酯(EHBP-G3)时,PHBV/EHBP共混物的结晶度下降了16.1%,冲击强度提高了34.3%。

聚3-羟基丁酸酯/大豆分离蛋白共混电纺丝性能研究

电纺丝法制备了超细聚3-羟基丁酸酯(PHB)/大豆分离蛋白共混纤维,通过扫描显微镜(SEM)、差热分析(DSC-TGA)、偏光显微镜对共混体系和纤维产品进行了结构与形态的表征。研究了共混体系的相熔融性、纺丝过程电压和接收距离及溶液浓度对纤维形态的影响。结果表明,甘油起到表面活性剂的作用,使PHB/大豆蛋白相溶,其电纺丝具有较高的取向度和结晶度。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐的制备及其性能

为获得高质量的聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐(PHBV/PP-g-MAH)双组分材料,利用正交试验,采用不同熔融共混工艺参数制备了9种质量比为50∶50的PHBV/PP-g-MAH共混材料,优化正交工艺并研究其对共混材料的机械性能、相形态、结晶性能和热稳定性的影响.结果表明:PHBV/PP-g-MAH材料的优化共混工艺为共混温度180℃,螺杆转速40r/min,共混时间3min;在优化后的共混工艺条件下,PP-g-MAH分散相的数量平均半径和体积平均半径最小,分别为8.6μm和9.4μm,与力学性能分析结果吻合;在不同共混工艺参数下,PHBV/PP-g-MAH材料呈现不同的"海-岛"相分布,PHBV呈现不同的结晶度;当降温速率增大时,共混体系各组分结晶峰变宽,结晶温度减小,共混体系中PHBV的结晶温度明显提高;共混体系中PHBV的起始热分解温度达到了250℃,其热稳定性得到明显改善.

聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)/聚乳酸共混物的增容研究

以聚氧化乙烯(PEO)、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(REC)、乙烯-甲基丙烯酸甘油酯共聚物(EGMA)、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甘油酯共聚物(E-MA-GMA)、马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH)为增容剂,通过熔融共混法制备了聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)/聚乳酸[PHBH/PLA=80/20(质量比,下同)]共混物,采用差示扫描量热仪、动态力学分析仪、扫描电子显微镜及电子万能试验机等研究了PHBH/PLA的热性能、表面形貌及力学性能,并依此判断共混物的相容性以及各相容剂对共混物相容性的影响。结果表明,PHBH和PLA呈部分相容;相容剂REC或PLA-g-MAH对PHBH/PLA具有相对较好的增容效果,共混物中PHBH与PLA两相的玻璃化转变温度(T_g)差值减小,共混物中分散相粒径尺寸减小且分布均匀,当添加4%的REC和PLA-g-MAH后,共混物的冲击强度分别提升了43.8%和53.6%,断裂伸长率分别提升了100%和120%。

聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯)降解菌株的选育及其降解特性

从工业污水中筛选出一株可高效降解聚（3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯）（P3/4HB）的真菌菌株,经形态学鉴定和系统发育学分析,鉴定该菌株为烟曲霉,命名为Aspergillus sp.DS0906。该菌株还能够特异性降解高分子聚酯聚3-羟基丁酸酯、聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基戊酸共聚酯）和聚丁二酸丁二醇酯,但是不能降解聚乳酸和聚ε-己内酯。菌株发酵粗酶液的最适反应温度为60℃,在10～50℃之间酶的温度稳定性较好,最适反应p H值为6.0,在p H=6.0～8.0的范围内稳定性较高。Aspergillus sp.DS0906粗酶液降解P3/4HB的产物为羟基丁酸单体,推测降解酶以每次剪切一个羟基丁酸单元的外切酶模式发挥降解作用。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐的相容性

为给熔喷非织造材料的制备提供理论参考,采用熔融共混的方法分别制备了质量比为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100的熔喷用聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐(PHBV/PP-g-MAH)共混材料。利用差示量热扫描仪、X射线衍射仪和红外光谱仪分别对PHBV/PP-g-MAH共混体系的相容性进行了研究,并用扫描电镜观察了共混体系的相分布形态。结果表明:共混体系出现了分离的玻璃化温度,表明2种组分总体不相容;在衍射角22.8°处没有出现PHBV的衍射峰,说明PP-g-MAH改变了PHBV结晶区的分子链排列;在1 710 cm-1处共混体系出现新的吸收峰,即二者之间的化学键生成了酯基;当共混比例不同时,共混体系呈现不同的"海-岛"相分布形态。

4-羟基丁酸含量对聚3-羟基丁酸与4-羟基丁酸共聚物性能和结构的影响

目的对3-羟基丁酸4-羟基丁酸共聚酯P(3HB-co-4HB)进行酶解测试。方法通过力学性能测试、失重率分析、热失重分析、X-射线衍射分析、扫描电镜等测试和表征手段对样品的物理性能及生物降解情况进行评价。结果 P(3HB-co-4HB)分子中4HB单体(文中均用摩尔分数表示)的引入提高了材料的柔韧性,材料的脆性下降;失重率方面,4种材料的降解速率从高到低依次为P(3HB)>P(3HB-co-5%4HB)>(3HB-co-10%4HB)>P(3HB-co-15%4HB);酶解前期,材料的热稳定性增强,而酶解后期材料的热稳定性逐渐下降;XRD结果表明材料降解过程中结晶度的变化不明显;P(3HB-co-4HB)分子中随着4HB单体含量的增加,材料表面粗糙度降低,酶解后材料表面被侵蚀,降解速率与失重率结果一致。结论 P(3HB-co-4HB)分子中4HB单体的引入显著影响了材料的机械性能,随着4HB含量的增加,材料的失重率越来越大,热稳定性呈现先上升后下降的趋势,材料表面粗糙度逐渐降低,由于酶解过程属于从表面侵蚀开始,因此酶解过程中样品的结晶度变化不大。

熔喷非织造用聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸双组分生物降解材料的可纺性能

采用熔融共混法制备了质量比为100/0、75/25、50/50、25/75、0/100的熔喷非织造用PHBV/PLA共混材料,分别采用热重分析法(TG)、熔融指数法(MFI)、热台偏光镜法(POM)和毛细管流变法对共混材料的可纺性能进行了研究,并对其初生纤维的纺丝性能给予了初步评价。研究表明:PHBV的热稳定性差,加工窗口窄且熔体流动性差,PHBV/PLA共混材料的热稳定性和熔体流动性明显改善;PHBV结晶速率快,PLA对PHBV的结晶具有稀释作用;PHBV/PLA共混物为典型的切力变稀型流体,PHBV对温度和剪切速率变化敏感度高,PHBV/PLA共混材料的表观黏度随PLA含量的提高而有所增大,但均小于纯PLA;PHBV纤维发黏现象严重,纺丝困难,随着共混材料中PLA含量的提高,纺丝性能提高,初生纤维表面变得光滑。

纺粘非织造用聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)的可纺性

为获得高质量的聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PLA/PHBV)双组分生物降解纺粘非织造材料,对PLA/PHBV母粒的相对分子质量及分布、熔体指数、热力学、结晶和流变性能进行了研究,并对PLA/PHBV纺粘纤维的热力学和结晶性能进行了探讨。结果表明:PLA/PHBV母粒重均分子质量约为120 000,分布指数为1.99;热失重起始热分解温度为285℃,适宜纺粘非织造挤出加工,合适的纺粘加工温度约为210℃。PLA/PHBV熔体在剪切速率小于1 000 rad/s时,表观黏度对剪切速率变化敏感;熔体对温度的敏感程度随着剪切速率的增大而降低。纺粘加工工艺对PLA/PHBV原料的热力学和结晶性能影响显著。与PLA/PHBV母粒相比,纺粘纤维结晶度下降明显,但非晶区取向程度提高。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/酶解木质素共混材料的制备及性能

双螺杆熔融共混制备了全生物降解的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P3HB4HB)/纤维素酶解木质素(CEL)共混物,分别用热重分析、拉伸弯曲试验、冲击试验、扫描电镜(SEM)考察了CEL含量对共混物热学、力学性能及微观形貌的影响。研究发现,CEL的加入增强了材料的热稳定性,也提高了材料的模量,但断裂伸长率、拉伸强度、弯曲强度和冲击强度平缓降低,当CEL的质量分数为20%CEL,拉伸、弯曲、冲击三种强度的保持率都大于93%;SEM显示,P3HB4HB和CEL相容很好。CEL填充P3HB4HB不仅能降低材料成本,还能对材料的热学、力学性能保持较好或起改善作用,CEL最宜添加的质量分数为20%。

聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)/马来酸酐共混物性能的研究

采用熔融共混方法制备了一系列聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)/马来酸酐(MA)的共混物。研究了MA含量对共混物力学性能的影响,并且采用差示扫描量热仪和热失重分析仪对共混物热性能的变化进行了研究。结果表明,MA的加入有效改善了聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)的力学性能和热稳定性,拓宽了其加工窗口,其中加入0.5份MA就可将共混物的起始热分解温度提高19.31℃。同时,MA能够改善3-羟基丁酸酯微区和4-羟基丁酸酯微区的相容性。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸阻燃纤维的制备及其性能

为制备具有阻燃性的生物可降解纤维,将聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)、聚乳酸(PLA)和聚磷酸铵(APP)通过熔融共混方式制备PHBV/PLA/APP复合材料并进行熔融纺丝,同时对其热学性能、热稳定性、拉伸性能和阻燃性能进行表征。结果表明:APP的引入对复合材料的冷结晶温度和熔融温度没有明显影响;随着APP质量分数的增加,复合材料的热稳定性和残炭率提高;随着牵伸倍数的增加,PHBV/PLA/APP复合纤维的断裂强度增大,且其断裂强度随APP的质量分数的增加呈先增加后减小趋势,当APP质量分数为5%时,断裂强度出现最大值;复合纤维的阻燃性能随APP质量分数的增加而提高,当APP质量分数达到10%时,阻燃效果最佳,其极限氧指数为32.3%,阻燃等级达到V-0级,且燃烧过程中无熔滴现象。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)熔融接枝马来酸酐的研究

采用熔融接枝法制备P(3HB-co-4HB)-g-MAH。通过接触角测定仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜和电子万能试验机等研究了MAH和BPO的用量对共聚物接枝率的影响,考察了P(3HB-co-4HB)接枝前后接触角、结晶形态、力学性能的变化,P(3HB-co-4HB)及其接枝物与木粉共混物的力学性能等。结果表明:随着MAH及BPO用量的增加,接枝率呈先增大后降低的趋势;与纯P(3HB-co-4HB)相比,P(3HB-co-4HB)-g-MAH的接触角明显减小,亲水性提高,球晶尺寸变小,缺口冲击强度显著提高;P(3HB-co-4HB)-g-MAH/木粉共混材料的力学性能优于P(3HB-co-4HB)/木粉共混材料。

生物可降解聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸共混物的相容性和结晶性

针对聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)热稳定性差、易分解的问题,通过与聚乳酸(PLA)采用熔融共混的方法制备不同质量比的PHBV/PLA共混物,借助差示扫描量热仪、热重分析仪、动态热机械分析仪和X射线衍射仪研究了PHBV/PLA共混物的相容性、热学性能和结晶性等,并用热台偏光显微镜观察了PHBV/PLA共混物的动态热结晶过程。结果表明:PHBV/PLA共混物呈现分离的熔融温度和玻璃化转变温度,X射线衍射曲线上没有出现新的衍射峰,说明PHBV和PLA的相容性较差;PLA的加入提高了PHBV的热稳定性,拓宽了PHBV的熔融加工窗口;随着共混物中PLA比例的增加,共混物的结晶相由"海-岛"相逐渐变成两聚合物分别连续成相。

聚3-羟基丁酸酯薄膜结晶的ATR-FTIR研究

使用匀胶机(spincoater),通过溶液铸膜的方法,在铝箔基板上制备出具有不同厚度的聚3羟基丁酸酯(PHB)薄膜.20℃室温条件下,通过衰减全反射傅立叶红外光谱(ATRFTIR)原位观测了不同厚度薄膜的结晶过程,并通过偏光ATRFTIR对薄膜中PHB分子的取向进行了研究.ATRFTIR原位观测结果显示,PHB在薄膜中的结晶速率以及结晶度均随着薄膜厚度的减小而逐渐降低;同时,偏光ATRFTIR测试结果表明,随膜厚减小,薄膜中结晶部分的PHB分子逐渐倾向于沿垂直于基板表面方向取向,膜越薄,倾向越明显.可以认为,PHB分子与基板间的相互作用以及扩散控制结晶导致了上述现象的产生.

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的扩链改性

采用环氧丙烯酸型扩链剂改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)],考察了扩链剂对熔体黏弹性、力学性能和成型发泡的影响。用流变仪测试熔体稳态黏度与剪切速率、动态黏弹模量与角频率、模量与时间的关系,用扫描电子显微镜观察改性前后P(3HB-co-4HB)的断面形貌。结果表明,扩链剂的加入提高了P(3HB-co-4HB)熔体黏弹性和拉伸断裂应变,有利于该材料的发泡成型。

聚(3-羟基丁酸酯)/聚氧化乙烯共混物非晶区相容性的固体核磁共振研究

用固体高分辨核磁共振碳谱方法研究了不同组成比的聚 (3 羟基丁酸酯 ) 聚氧化乙烯共混物的结晶度、非晶区的相容性和分子运动能力 .结果表明聚 (3 羟基丁酸酯 )的结晶度几乎不随组成比变化 ,而聚氧化乙烯的结晶度则随其在共混物中含量的降低而显著降低 .聚氧化乙烯的加入使得聚 (3 羟基丁酸酯 )非晶区的分子运动能力有所增强 .共混物的非晶区表现出一定的相容性 。

静电纺丝制备聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)纳米纤维的研究进展

聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)是一种微生物合成的聚酯,具有良好的生物相容性和可生物降解性。静电纺丝技术促进了高比表面积、多尺度、多维度纳米纤维的发展,实现了对PHBV纤维的形貌、孔径及孔隙率、力学性能的调控。结合国内外PHBV静电纺丝的研究进展,主要综述了近年来对PHBV静电纺纤维成形设备设计、形貌控制、力学性能调控等方面的研究工作,并介绍了其在组织工程、药物缓释等生物医疗领域、环境保护领域的应用进展。最后,展望了PHBV静电纺纤维的发展。