聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)/聚乳酸纤维的制备及其性能

聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是极具前景的生物基可降解材料,但结晶慢且加工黏度大等因素使其难以直接熔纺制备纤维。左旋聚乳酸(PLLA)与P34HB化学结构相似,加工温度接近,与P34HB具有协同增强作用。采用熔融纺丝法制备P34HB含量为30%的P34HB/PLLA纤维,研究纤维的力学性能、热稳定性能以及结晶性能。结果发现,2000 m/min的卷绕速率下制备的P34HB/PLLA预牵伸纤维(POY)经1.40、1.75倍牵伸和定形后得到的全牵伸纤维(FDY-1和FDY-2)的断裂强度分别为1.66、2.29 cN/dtex,断裂伸长率分别为33.3%、28.8%;差示扫描量热仪(DSC)测试结果显示,POY、FDY-1、FDY-2结晶度分别为62.51%、62.05%、61.36%;XRD衍射仪测试结果也表明POY的结晶度与FDY结晶度相近,这表明在POY成形过程中,纤维中的结晶已经接近完成,P34HB提高了PLLA结晶效率。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/改性高岭土纳米复合材料的结晶、动态力学及流变行为

为提高聚乳酸(PLA)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P(3HB-co-4HB))基体的综合性能,采用熔融共混法制备聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/改性高岭土(modified kaolin)纳米复合材料。利用DSC、DMA、旋转流变仪、扫描电镜(SEM)等对复合体系的结晶、动态力学性能、流变行为、表面结构等进行了研究。结果表明:复合体系的冷结晶温度逐渐变小,降低了12.5℃,结晶能力有所提高。此外,结晶度由21.65%增加到35.22%,提高了62.68%。DMA结果显示,随着改性高岭土添加量的增多,复合体系的储能模量E′和玻璃化转变温度出现先增大后减小的变化。熔融态下,复合体系的黏度随剪切速率的增大而减小,属假塑性流体。当体系中改性高岭土添加量为4%时,材料的缺口冲击强度有明显的改善。利用SEM发现,少量改性高岭土可以均匀地分散在PLA/P(3HB-co-4HB)基体中并能显著提高复合体系的韧性。

聚丁二酸丁二酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/纳米高岭土熔融共混力学性能、流变及降解行为研究

用熔融共混挤出法制备的聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[poly(3HB-co-4HB)]/纳米高岭土(nano Kaolin)复合降解材料;利用万能拉力机、旋转流变仪和SEM对其力学性能、流变行为、微观结构及降解性能进行研究。结果表明,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/8)复合降解材料的缺口冲击强度、断裂伸长率达到最大,此后随着nano Kaolin质量百分比增加,而呈下降趋势;在室外自然条件下,经过土埋一段时间后的降解实验,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/12)复合材料发生了明显的降解,复合降解材料的失重率也已经降到64%左右,说明材料的降解性能较好;纳米复合降解材料熔融剪切储能模量(G′),剪切损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势。

柠檬酸三乙酯改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的性能研究

用熔融模压法制备了柠檬酸三乙酯(TEC)增塑的4HB含量不同的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]共混物,用差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)和拉伸试验对共混物的热性能、结晶结构和力学性能进行了表征,考察了增塑剂TEC的用量和4HB含量对共聚酯性能的影响。结果表明:随着TEC用量的增大,P(3HB-co-17%4HB)共聚酯体系的结晶度减小,其熔融温度、玻璃化温度和结晶温度降低,屈服强度、断裂强度及模量也降低,屈服伸长率增大;随4HB含量的增大,相同用量的TEC共混体系的熔点、玻璃化温度和结晶温度降低,屈服强度、断裂强度和模量减小。

聚(3-羟基丁酸酯-CO-4-羟基丁酸酯)的外增塑改性

采用溶剂成膜法制备了柠檬酸三乙酯(TEC)、大豆油和甘油三乙酸酯增塑的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)共混物,考察了增塑剂的种类及其用量对共混物热学和力学性能的影响。用差示扫描量热仪(DSC)和电子拉力试验机分别测定共混物的热性能和力学性能。结果表明,三种增塑剂中质量分数为5%的TEC对共聚物的增塑改性效果较好,与纯聚酯相比共混物的结晶温度(Tmc)下降了2.0℃,结晶焓(ΔHmc)基本保持不变。当TEC的质量分数为20%时,聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的Tg下降21℃。TEC共混物能保持15.8MPa的拉伸强度和588%的断裂伸长率。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的性能

采用毛细管流变仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪及偏光显微镜(POM)研究了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]的流变性能、热性能及结晶性能。P(3HB-co-4HB)熔体属于典型的假塑性流体,剪切应力与剪切速率关系符合Ostwald-de Wale幂率定律,熔体表观黏度与温度的关系符合Arrhenius方程:P(3HB-co-4HB)的玻璃化转变温度约为-10℃,熔点在100～120℃,降解温度约为205℃;POM观察发现,P(3HB～co-4HB)在约78℃时球晶半径径向生长速率最大。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/POSS共混体系的性能

采用熔融模压法分别制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]和两种多面体笼型硅氧烷(POSS)[八异丁基倍半硅氧烷(OIBS)和八氨基苯基倍半硅氧烷(OAPS)]的共混物,考察了不同含量的OIBS,OAPS对共混体系性能的影响。结果表明,两种POSS都起到成核剂的作用。OIBS,OAPS的质量分数小于1%时,可以提高体系结晶温度,力学性能;随着OIBS,OAPS质量分数的提高,成核性有所增加,但因分散性变差,体系热稳定性和力学性能变差。由于OAPS的活泼氨基可与P(3HB-co-4HB)发生化学反应,改性效果较OIBS优。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的土壤降解和酶降解

采用溶剂涂膜法制备了共聚组成不同的(3-羟基丁酸酯)-(4-羟基丁酸酯)共聚物[poly(3HB-co-4HB)]生物可降解膜。通过土壤和猪胰脂肪酶降解实验,考察了降解过程中样品质量、分子量及表面形态的变化。结果表明,土壤降解和酶降解都经过表面腐蚀过程,无定形态首先降解,样品质量逐渐损失,分子量逐渐减少;结晶度对膜的腐蚀形貌有很大的影响,降解速率都随4HB含量的增加而增加;脂肪酶降解速率比土壤降解速率快,但分子量减少的程度不及土壤降解,并且在降解过程中出现了小分子量的低聚物。

可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/层状?-磷酸锆纳米复合材料的制备及性能

以可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3,4)HB]为基体,有机改性层状化合物α-磷酸锆(OZrP)为增强相,采用溶液插层法制备了P(3,4)HB/OZrP纳米复合材料。分别用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、热重分析仪(TGA)和差式扫描量热仪(DSC)等对其微观结构、热稳定性、结晶行为及降解性能进行了表征与分析。研究表明,具有纳米片层结构的OZrP能均匀分散在P(3,4)HB基体中形成纳米复合结构,OZrP能通过异相成核作用促进P(3,4)HB的结晶,并能促进P(3,4)HB的降解,但降低P(3,4)HB的热稳定性。

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。

成核剂对聚(3-羟基丁酸酯-co-4羟基丁酸酯)性能的影响

分别以氮化硼（BN）、BRUGGOLENP250、CaCO3和Tm-3为成核剂,用熔融模压法制备了聚（3-羟基丁酸酯-co-4羟基丁酸酯）[P（3HB-co-4HB）]样品,借用偏光显微镜（POM）、差示扫描量热（DSC）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）等考察了成核剂种类及用量对P（3HB-co-4HB）结晶形态、熔点、热分解温度、力学性能及断面形态的影响。结果表明,各种成核剂均能有效细化P（3HB-co-4HB）的球晶尺寸,提高其熔点及热分解温度;当成核剂BN的质量分数为5‰~8‰时,P（3HB-co-4HB）的综合性能最好。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)研究进展

介绍了生物可降解材料聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P(3HB-co-4HB))的性能及特点;综述了针对P(3HB-co-4HB)加工温度窄、脆性大、成本高等缺点而进行的增塑改性、扩链改性、共混改性的技术进展以及P(3HB-co-4HB)纺丝成纤技术;阐述了利用P(3HB-co-4HB)可塑性、生物降解性和生物相容性等在医疗领域的应用情况及发展前景;指出P(3HB-co-4HB)的研究将集中在其材料加工流动性、结晶性能的改善及其纤维加工技术与纤维表面整理技术等方面。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/二氧化钛纤维的成纤性能

用不同含量的二氧化钛(TiO2)改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)],并进行了纺丝研究。采用毛细管流变仪、热重分析仪、单丝强力仪测试了P(3HB-co-4HB)/TiO2复合材料的流变性能、热性能、单丝力学性能和回弹性。实验结果表明,P(3HB-co-4HB)和P(3HB-co-4HB)/TiO2为假塑性流体,TiO2可以有效改善材料的加工流动性;提高材料的热稳定性;TiO2的加入使纤维的断裂强度降低;但纤维的弹性恢复率可达100%,退绕性有所改善。

扩链改性对生物塑料聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和巴斯夫扩链剂-4370(ADR-4370)为扩链剂,采用熔融挤出法制备扩链改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)].使用毛细管流变仪、哈克转矩流变仪、力学性能测试仪及扫描电子显微镜等研究扩链剂种类及添加量对P(3HB-co-4HB)流变性能、熔体加工稳定性、力学性能及断面形态的影响.结果表明:两种扩链剂单独或配合使用均能显著提高熔体表观黏度,改善加工性能、断面形态及力学性能.IPDI的添加量为1%时,体系综合性能最佳,其拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度分别比纯P(3HB-co-4HB)增加了22%、234%和95%.

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。

扩链改性对聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)性能的影响

以多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)为扩链剂,采用熔融共混法扩链改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]。使用凝胶渗透色谱、热失重分析仪、电子拉力机、毛细管流变仪、旋转流变仪等研究了PAPI添加量对P(3HB-co-4HB)的相对分子质量、热稳定性、力学性能以及流变性能的影响。结果表明,PAPI的使用能够提高P(3HB-co-4HB)的相对分子质量和熔体黏度,并能有效改善P(3HB-co-4HB)的热稳定性和力学性能,成功实现了对P(3HB-co-4HB)的扩链改性。PAPI的添加量为2.0phr时,体系综合性能最佳,其起始分解温度和最大分解温度分别比纯P(3HB-co-4HB)提高了16.7℃和11.4℃,其拉伸强度和断裂伸长率分别比纯P(3HB-co-4HB)提高了21%和218%。

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。

改性纳米二氧化硅/聚己内酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的结构与性能研究

利用异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂改性纳米二氧化硅,采用熔融共混挤出法制备聚己内酯(PCL)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P(3HB-co-4HB))/改性纳米二氧化硅(nano-SiO2)复合降解材料;利用红外光谱(FIIR)、万能拉力机、扫描电镜(SEM)、动态力学分析仪(DMA)等研究了改性nano-SiO2对复合材料的表面结构、力学性能等性能的影响。结果表明:改性nano-SiO2含量为4%时,复合降解材料的力学性能有明显的改善;少量添加的改性nano-SiO2可以均匀分散在PCL/P(3HB-co-4HB)基体树脂中,但当加入量过大时,容易发生团聚现象。

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(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯)/碳纳米管复合微孔发泡薄膜研究

用红外(FT-IR)谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和差示扫描量热仪(DSC),研究了多壁碳纳米管(MWCNT)分别在强酸和偶氮二异丁腈(AIBN)+过氧化二苯甲酰物(BPO)中的表面修饰过程,并将其与聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯)/碳纳米管复合,制备了微孔发泡薄膜,孔径最大50μm,最小10μm。结果表明,在相同溶剂条件下,偶氮二异丁腈+过氧化二苯甲酰可以成功地实现碳纳米管的表面修饰,修饰后的碳管浓度为1%(质量分数)与聚合物较好相容,当其比例为1∶2、1∶1时分别获得"莲蓬型"和"蜂窝型"微孔发泡结构薄膜,并具有较好的导电性。