氧化石墨烯插层聚β-羟基丁酸酯复合材料的结晶形态与宏观性能

由微生物直接合成的聚β-羟基丁酸酯(PHB)可实现从原料合成到加工成型和回收降解的全周期生态循环,在生物医用和包装材料等领域有着重要的应用前景.受制于PHB自身成核能力差导致的球晶尺寸偏大等不利结晶形态特点,其制品存在抗冲韧性差、延展率低和易蠕变等缺陷.本文提出了水相加工和受限成型相结合的制备方法,将氧化石墨烯(GO)纳米片在水溶液中充分剥离后,直接包覆于亚微米级PHB微颗粒表面形成PHB@GO复合物,然后在压力场下受限成型获得GO插层PHB纳米复合材料.研究结果表明,即使在极低GO添加量(质量分数0.1%)下,PHB的等温和非等温结晶能力都有显著提高,并获得晶核密度高且晶体尺寸均一的结晶形态.插层GO纳米片还促使复合材料发生了脆-韧转变,使其拉伸强度和延展性均成倍提高,同时显著增强了动态热力学性能、抗蠕变性能和热学性能.