生物基聚3-羟基丁酸-戊酸酯/聚乳酸共混纤维的鉴别方法研究

根据FZ/T 01057.2-2007,FZ/T 01057.3-2007,FZ/T 01057.4-2007,FZ/T 01057.8-2012标准,采用燃烧法、显微镜法、溶解法和红外光谱法对聚3-羟基丁酸-戊酸酯/聚乳酸(PHBV/PLA)共混纤维进行了鉴别。结果表明:PHBV/PLA共混纤维的燃烧特征及显微镜下观察的表观和截面形态与常见的合成纤维的特征相似,燃烧特征的具体表现为靠近火焰时熔缩,接触火焰时有熔滴现象且冒白烟,离开火焰时继续燃烧,燃烧时具有特异气味,残留物呈黑色硬块状;PHBV/PLA共混纤维的横截面形态为近似圆形或略呈多边形,纵面形态为表面光滑或略有不平整,未见较深沟槽;使用燃烧法和显微镜法,能够较易将PHBV/PLA共混纤维和棉、毛等天然纤维、粘胶纤维等再生纤维素纤维相区别;PHBV/PLA共混纤维在常温下溶于98%硫酸、二氯甲烷,70℃下溶于甲酸/氯化锌溶液,通过溶解法,可将PHBV/PLA共混纤维和涤纶、锦纶、腈纶、丙纶等常见合成纤维相区别;PHBV/PLA共混纤维在1 722 cm^-1和1 748 cm^-1处出现了双吸收峰,PLA纤维仅在1 748 cm^-1处出现了吸收峰,均属于酯基中羰基的伸缩振动吸收峰,二者的红外光谱存在显著差异。

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。

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(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。

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。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)共混材料3D打印线材改性研究

采用熔融共混法制备聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV),以及分别添加苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(ADR)、柠檬酸三丁酯(TBC)的共混物PLA/PHBV/ADR和PLA/PHBV/TBC,通过注塑和熔融沉积成型(FDM)技术制备了标准测试样条,研究了添加ADR和TBC后对PLA/PHBV共混材料及三维(3D)打印样品热学性能和力学性能的影响。结果表明,PHBV结晶度均降低,加入ADR的注塑样品断裂伸长率最大提高到32%,加入TBC的注塑样品拉伸强度和冲击强度提高,断裂伸长率提高到2.8%;加入ADR的3D打印制品拉伸强度降低,断裂伸长率提高,添加TBC的3D打印制品相容性得到了明显的提升,通过扫描电子显微镜(SEM)观察无明显的颗粒相,拉伸强度在改性前后无明显变化。

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%。

殥扩链剂TMP-6000对聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)共混物性能的影响

以扩链剂TMP-6000为增容剂,采用熔融共混制备了聚乳酸(PLA)和聚(3-羟基丁酸-co-3羟基戊酸酯)(PHBV)复合材料,研究了TMP-6000对PLA/PHBV复合材料的结晶行为、微观结构、力学性能的影响。结果表明,无定形PLA的加入抑制了PHBV的结晶,TMP-6000的加入使得PLA/PHBV复合材料的结晶能力变弱,提高了PLA的冷结晶温度,且当TMP-6000含量为0.5%(质量分数,下同)时,PLA的冷结晶峰开始消失,且适量的TMP-6000使得PHBV的玻璃化转变温度(T g)升高;TMP-6000的加入使得PHBV均匀分散于PLA基体中,且当TMP-6000含量为0.7%时,PLA与PHBV的相容性最好;TMP-6000的加入显著提高了PLA/PHBV复合材料的分子量;TMP-6000提高了PLA与PHBV之间的结合力,提高了复合材料的拉伸强度,但断裂伸长率有稍微地降低。

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(β-羟基丁酸酯)和β-羟基丁酸酯-β-羟基戊酸酯共聚物共混改性研究进展

综述了近年来聚(β 羟基丁酸酯)和β 羟基丁酸酯 β 羟基戊酸酯共聚物经共混改性所得到的共混物的相容性、结晶性、热性能、加工性能、力学性能和生物降解性能。

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。

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(β-羟基丁酸酯)和β-羟基丁酸酯-β-羟基戊酸酯共聚物与可生物降解高分子共混改性研究进展

总结了近年来聚 ( β 羟基丁酸酯 )、β 羟基丁酸酯 β 羟基戊酸酯共聚物与可生物降解高分子共混物的相容性、结晶性、热性能、加工性能、力学性能和生物降解性能。通过共混 ,聚 ( β 羟基丁酸酯 )与 β 羟基丁酸酯

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-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 。