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-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)基嵌段共聚物的合成及结构表征

针对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)熔点与分解点温度相近、热稳定性差、材料脆性大韧性差等不足,采用嵌段共聚的化学改性方式,引入聚乙二醇(PEG)和笼型聚倍半硅氧烷(POSS),设计合成PHBV/PEG与PHBV/PEG/POSS两种嵌段共聚物。通过红外光谱、核磁氢谱、X射线衍射、差示量热和热重等手段对其化学结构、晶体结构、熔融和结晶行为以及热降解行为进行分析。结果表明:在PHBV/PEG/POSS嵌段共聚物中POSS含量占6.7%,POSS不能形成独立的晶相;POSS和PEG的引入使PHBV的结晶能力减弱;嵌段共聚物中POSS的引入使PHBV/PEG/POSS的热稳定性高于PHBV/PEG,且嵌段共聚物的热降解温度区间宽于PHBV的热降解温度区间。

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-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-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。

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。

补料培养提高真养产碱杆菌产3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚物生产强度的研究

对Alcaligeneseutrophus进行高密度培养 ,研究表明在发酵过程中进行有效控制 ,可以较大幅度地提高 3 羟基丁酸和 3 羟基戊酸共聚物 [P(3HB co 3HV) ]的生产强度。实验中选择使用限氮的方法积累P(3HB co 3HV) ,分别采用丙酸和戊酸为 3HV前体 ,对摇瓶种子生长状态 ,停氮时机对菌体生产P(3HB co 3HV)的影响以及补酸 (3HV前体 )策略进行了研究 ,在 6 6L罐中 ,以葡萄糖为碳源 ,以丙酸为 3HV前体培养 5 0h ,细胞干重 ,PHA产量 ,PHA含量分别达到 149 9g L ,12 4 9g L ,83 3% (其中 3HV组分占PHA的 12 4mol% ) ,生产强度达到 2 5 0 (g·h- 1 ·L- 1 ) ;以戊酸为3HV前体培养 45h ,细胞干重 ,PHA产量 ,PHA含量分别达到 16 0 2g L、119 0g L、74 2 % (其中 3HV组分占PHA的17 7mol% ) ,生产强度达到 2 6 4(g·h- 1 ·L- 1 )

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-3-羟基戊酸酯)改性涤纶长丝的降解性能

针对涤纶(PET)长丝难降解的问题,以聚(3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯)(PHBV)为改性剂,以PET为基体材料,采用熔融共混纺丝法规模化制备PHBV/PET复合长丝,并利用热降解和土壤降解2种方式探究PHBV改性PET长丝的降解性能。借助扫描电子显微镜、同步热分析仪、红外光谱仪及纤维强力仪等对降解前后复合长丝进行表征,评价其结构、力学及降解性能,并对降解过程中复合长丝分子链的变化进行分析。结果表明:添加质量分数为1%PHBV制备的PHBV/PET复合长丝具有较好的力学特性,其断裂强度为1.69 cN/dtex;此外,PHBV/PET复合长丝在热降解及土壤包埋下均可实现降解,且随着PHBV质量分数的增加,复合长丝的侧基、支链更容易移动,降解效果好。该PHBV/PET复合长丝可作为新型环保材料替代部分PET长丝在相关应用领域中应用,对环境保护起到一定的改善作用。

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。

3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物/醋酸纤维素复合纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝法制备了3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维,并优化了复合纳米纤维的制备工艺,最终可制得直径为356nm,标准方差为0.28的复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射和差示扫描量热分析对复合纳米纤维进行了表征。结果表明,复合纳米纤维表面非常光滑,纤维间呈无序排列,有较高的孔隙;复合纳米纤维的结晶结构与P(3HB-co-4HB)的结晶结构基本相同,少量CA(10%)的加入能促进复合纳米纤维的快速结晶,起到成核剂的作用,从而使纳米纤维的结晶度得到提高,CA加入量过多时,结晶度下降;随着CA含量的增加,复合纳米纤维的玻璃化转变温度从46.6℃下降至21.3℃,而熔融温度变化不大,在130℃附近。

鼠骨髓间充质干细胞诱导的成骨细胞与3-羟基丁酸/3-羟基己酸共聚物的体外相容性

目的探讨SD大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)诱导的成骨细胞与3-羟基丁酸/3-羟基己酸共聚物(PHBHHx)支架材料的体外相容性,进一步验证PHBHHx材料作为骨组织工程支架材料的可行性。方法将SD大鼠BMSCs诱导的成骨细胞与PHBHHx支架材料体外复合培养,通过扫描电镜观察细胞与材料的复合情况,用MTT法检测材料对细胞增殖的影响。结果成骨细胞在PHBHHx支架材料表面及孔隙中能较好地黏附和增殖。结论 PHBHHx与成骨细胞有良好的体外相容性,是一种性能优良的骨组织工程支架材料。

酯端基型聚酰胺-胺树形高分子对聚(3-羟基丁酸戊酸共聚酯)结晶性能的影响

采用不同比例G3.5酯端基类型的聚酰胺-胺(PAMAM)树形高分子氯仿溶液与聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)树脂氯仿溶液进行共混并流延成膜,采用差示扫描量热分析、偏光显微镜以及拉伸和直角撕裂等方式对制备的PHBV/PAMAM复合膜进行表征。结果表明,随着PAMAM树形高分子的加入,PHBV/PAMAM复合膜的玻璃化转变温度(T_g)越来越明显,初步表明其韧性增强;G3.5 PAMAM树形高分子的加入,可使PHBV的结晶度由61.70%先下降至24.02%,并逐渐下降,最后至结晶消失;PAMAM树形高分子的加入可使PHBV的直角撕裂强度大幅度提高,最高可由8.90 kN/m提高到22.10 kN/m;当PAMAM树形高分子含量为2.0份时,增韧效果最好。

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。

水解处理对静电纺3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物/醋酸纤维素复合纳米纤维形貌结构和性能的影响

采用静电纺丝法制备了3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维,研究了水解处理对静电纺P(3HB-co-4HB)/CA复合纳米纤维形貌、结构及性能的影响。水解处理后纤网结构仍然保持完整,但复合纳米纤维的平均直径有所下降,纤网结构变得更密实。在水解处理过程中乙酰基转变为羟基,随着水解时间的延长,羟基含量增加,CA分子链的结构变得规整,羟基之间的相互作用使分子链能够规整排列,从而有助于CA和P(3HB-co-4HB)的结晶。水解处理后,复合纳米纤维的热稳定性得到明显提高、材料由疏水性转变为亲水性,力学性能有较大幅度的提升,更有利于细胞的粘附。水解处理后的P(3HB-co-4HB)/CA复合纳米纤维更适宜用作生物材料应用在组织工程支架材料领域。

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%。

环氧基扩链剂对3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物的改性研究

将ADR系列的扩链剂用于3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))纺丝成型,分析了ADR的扩链机制,考察了P(3HB-co-4HB)和P(3HB-co-4HB)/ADR共混体系的流动性、热稳定性、结晶性和纤维的力学性能。结果表明,以ADR作为扩链剂可有效提高熔体强度,改善纤维的热稳定性,在温度为155℃,ADR的添加量为0.5%时,熔体具有最大的剪切强度、拉伸强度和最佳的耐热性。ADR对P(3HB-co-4HB)的结晶结构影响不大,但会导致结晶速度降低和最大结晶温度提高,加入ADR后P(3HB-co-4HB)纤维的力学性能有明显改善。

聚（3-羟基丁酸和4-羟基丁酸酯）共聚物性能研究

对生物可降解聚（3-羟基丁酸和4-羟基丁酸酯）共聚物[Poly（3HB-co-4HB）]进行研究。3-羟基丁酸和4-羟基丁酸酯共聚物大大改变了聚3-羟基丁酸酯（PHB）均聚物的缺点，通过一系列物理实验方法证明，随着4-羟基丁酯酯（4HB）含量增加，熔体流动速率由20．7g／10min降低至8．9g／10min，而黏度增加1．8倍，熔融温区增宽20℃，结晶度由11．57%减小到50%，球晶消失。拉伸强度由13．5MPa降低至7．9MPa，断裂伸长率由796％增加至1020％不断裂，柔韧性增加。玻璃化转变温度由-7．29℃升高至-3．17℃。对原料下游制品的开发有广泛的应用价值。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)复合膜的制备及其性能

为提高聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)膜的抗菌性能,拓展其在食品包装领域的应用,首先利用纤维素纳米纤丝(CNF)表面的不同极性基团,采用原位还原法制备了不同形貌的CNF-Ag杂化材料;然后将其与PHBV复合制得高阻隔性抗菌复合膜材料,并对复合膜材料的微观形貌、结晶性能、热稳定性、化学结构和抗菌性能进行表征与分析。结果表明:引入柠檬酸与抗坏血酸后,CNF-Ag杂化材料表面羧基含量最高可达1.21 mmol/g;CNF-Ag杂化材料和PHBV基体形成了较强的氢键作用,改善了PHBV的结晶性能和抗菌性能,使复合膜的拉伸强度高达66.7 MPa,弹性模量达7.6 GPa,且对金黄色葡萄球菌抗菌率达到99%。