论文题目: 生物可降解聚3-羟基丁酸酯的改性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 王铁柱
导师: 成国祥
关键词: 聚羟基丁酸酯,醋丁纤维素,共混,接枝共聚物,成核剂,结晶,降解
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 聚3-羟基丁酸酯(PHB)是一种由微生物发酵合成的热塑性脂肪族聚酯,具有良好的生物降解性和生物相容性,应用前景广泛,但PHB在脆性和热稳定性等方面的不足在一定程度上限制了其应用。本论文在研究PHB各种基本性质的基础上,通过改变PHB的结构,包括PHB的链结构、聚集态结构等,来改善PHB的这些不良性质,并对改性物的结晶性质、流变性质、力学性质和降解性质等进行了研究。其中改变PHB的聚集态结构包括PHB/成核剂、PHB/醋丁纤维素(CAB)、PHB/CAB-g-聚乙二醇(PEG)、PHB/CAB/CAB-g-PHB体系的研究,改变PHB的链结构为PHB接枝丙烯酸甲酯(MA)的研究。研究结果表明,原始PHB样品纯度较低,其中溶于水的无机盐杂质含量较多,而溶于醇的有机小分子杂质相对较少。PHB为典型的假塑性流体,熔体表观粘度随剪切速率增大而降低,温度对其粘度的影响很大。成核剂使PHB的结晶温度升高,结晶速率增加,球晶尺寸减小,在一定程度上提高了PHB的耐热性和力学性能,其中高分子成核剂的改性效果好于无机成核剂。CAB的加入降低了PHB组分的结晶度,使PHB球晶形态的规整程度下降,球晶尺寸变小,PHB/CAB共混物具有比PHB更低的流动温度,这可以使PHB在较低的温度下进行加工,改善了PHB的加工性能,但由于在PHB含量较高时,PHB和CAB的相容性并不好,CAB并没有使PHB的力学性能得到较大程度的改善,共混物的断裂伸长率变化不大。与PHB/CAB共混物相比,由于PEG长支链的引入,PHB/CAB-g-PEG共混体系具有更好的相容性,因此韧性明显提高,拉伸时呈现出韧性断裂的特征。对PHB/CAB/CAB-g-PHB共混体系而言,CAB-g-PHB的加入增加了PHB和CAB之间的相容性,起到了增容和改善织态结构的作用,因此此共混物的韧性较PHB/CAB明显改善。PHB接枝丙烯酸甲酯的研究表明,反应条件对共聚物接枝率的影响较大。随接枝率的增加,PHB-g-PMA接枝共聚物的熔融温度降低,球晶形态的规整程度下降。由于PMA柔性侧链的引入,接枝共聚物比PHB具有更好的加工性能和力学性能。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 聚羟基脂肪酸酯（PHA）简介
1.2 聚3-羟基丁酸酯（PHB）研究
1.2.1 PHB 的发展史
1.2.2 PHB 的合成
1.2.3 PHB 的应用
1.3 聚3-羟基丁酸酯（PHB）改性研究
1.3.1 PHB 性能不佳的结构原因
1.3.2 通过改变PHB 的链结构改善PHB 的性能
1.3.3 通过改变PHB 的聚集态结构改善PHB 的性能
1.3.4 通过改变PHB 共混物的织态结构改善PHB 的性能
1.4 本实验室聚3-羟基丁酸酯（PHB）研究工作总结
1.5 本课题的提出
第二章 聚3-羟基丁酸酯的提纯和基本性质研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料
2.2.2 PHB 的提纯
2.2.3 PHB 的热降解性质
2.2.4 PHB 的流变性质
2.2.5 PHB 的结晶性质
2.2.6 PHB 的力学性质
2.3 结果与讨论
2.3.1 PHB 的提纯研究
2.3.2 PHB 的热降解性质研究
2.3.3 PHB 的流变性质研究
2.3.4 PHB 的结晶性质研究
2.3.5 PHB 的力学性质研究
2.4 本章结论
第三章 成核剂对聚3-羟基丁酸酯的改性研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 PHB/无机成核剂体系
3.2.3 PHB/高分子成核剂体系
3.2.4 PHB/成核剂共混物的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 成核剂的性质表征
3.3.2 成核剂对PHB 非等温结晶行为的影响
3.3.3 成核剂对PHB 等温结晶行为的影响
3.3.4 成核剂对PHB 热降解性质的影响
3.3.5 成核剂对PHB 力学性质的影响
3.4 本章结论
第四章 聚3-羟基丁酸酯与醋丁纤维素的共混改性研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 PHB/CAB 共混物的制备
4.2.3 PHB/CAB 共混物的表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 PHB 与CAB 的相容性研究
4.3.2 结晶性质研究
4.3.3 流变性质研究
4.3.4 力学性质研究
4.3.5 降解性质研究
4.4 本章结论
第五章 聚3-羟基丁酸酯与醋丁纤维素-聚乙二醇接枝共聚物的共混改性研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料
5.2.2 CAB-g-PEG 接枝共聚物的合成
5.2.3 PHB/CAB-g-PEG 共混物的制备
5.2.4 PHB/CAB-g-PEG 共混物的表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 CAB-g-PEG 的合成研究
5.3.2 PHB/CAB-g-PEG 共混物研究
5.4 本章小结
第六章 醋丁纤维素-聚3-羟基丁酸酯接枝共聚物作为 PHB/CAB共混物相容剂的研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料
6.2.2 CAB-g-PHB 接枝共聚物的合成
6.2.3 PHB/CAB/CAB-g-PHB 共混物的制备
6.2.4 PHB/CAB/CAB-g-PHB 共混物的表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 CAB-g-PHB 的合成研究
6.3.2 CAB-g-PHB 的加入对PHB/CAB 体系相容性的影响
6.3.3 CAB-g-PHB 的增容机理
6.3.4 CAB-g-PHB 的加入对PHB/CAB 力学性质的影响
6.4 本章结论
第七章 聚 3-羟基丁酸酯接枝丙烯酸甲酯的研究
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 实验原料
7.2.2 PHB-g-PMA 接枝共聚物的合成
7.2.3 PHB-g-PMA 接枝共聚物的表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 PHB-g-PMA 合成中反应条件的选择
7.3.2 PHB-g-PMA 的结构表征
7.3.3 各种因素对反应接枝率的影响
7.3.4 PHB-g-PMA 的性质研究
7.4 本章结论
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
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