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聚羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）的改性及其熔喷无纺布制备初探

作　者: 阚瑞俊
导　师: 陈彦模
学　校: 东华大学
专　业: 仿生材料
关键词: PHBV PBAT 结晶性 流变性 熔喷
分类号: TS174
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 262次
引　用: 2次
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内容摘要


羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯(PHBV)是由微生物发酵合成的热塑性生物高分子聚酯,具有良好的生物可降解性、生物组织相容性和抗凝血性,在工业、农业、包装、生物医学等领域有着广泛的应用前景。它原料来源丰富,不需要复杂的聚合工艺设备,是通用树脂的替代品,因而在近年来受到国内外众多科研工作者的极大关注。采用熔融纺丝法制备的PHBV纤维,存在纤维发脆和纤维强度低等缺点,严重阻碍了PHBV纤维的实际应用,而这些缺陷都是源于PHBV材料本身的性质决定的。材料的热稳定性差,可熔纺的熔体温度窗口很窄,在其熔融纺丝过程中严重的热降解,致使其分子量大幅度下降,从而影响了纤维强度等力学性能。Ecoflex即为PBAT,是一种由BASF公司生产的新型生物可降解聚酯,它的单体组成是对苯二甲酸、脂肪酸和1,4-丁二醇,常被用来与其它的生物可降解高聚物混合以改善其加工性能。为了改善PHBV的这些缺陷,提高其可纺性,本论文欲通过PBAT与PHBV熔融共混的方式来改善PHBV本身固有的性能缺陷并探索性的研究PHBV/PBAT共混物在熔喷无纺布中的应用。本课题组在研究PHBV共混改性过程中发现,PBAT可以改变PHBV的结晶形念,PHBV/PBAT共混物相对纯PHBV有更宽的加工窗口,拓宽了其熔融可纺性。1.采用~1HNMR、GPC和灰份测定法测试了PHBV基本参数。GPC实验前选择文献报道的两种不同提纯方式对PHBV进行提纯,一种是以三氯甲烷为溶剂,使用索氏提取器进行提纯;另一种是以三氯甲烷为溶剂,正己烷为沉淀剂提纯。实验结果发现不同提纯方式得到的PHBV分子量有一定的差距。2.采用DSC、红外光谱、广角X衍射和热台偏光显微镜对不同比例PHBV/PBAT共混物进行结晶性能测定。结果发现,随着PBAT含量的增加PHBV/PBAT共混物中的PHBV球晶尺寸变小,结晶速率也随之减小,而PHBV/PBAT共混物从PHBV单结晶峰演变为高温和低温两个结晶峰,当PBAT含量超过30%时,两个结晶峰转变为单独的高温结晶峰这也说明PBAT起到成核剂的作用,聚合物中有更多的尺寸较小的球晶形成;PHBV/PBAT共混物的结晶度随着PBAT的增加而减小。3.在对PHBV、PBAT和PHBV/PBAT(50/50)共混物的流变性能测试中发现,PHBV/PBAT(50/50)共混物的粘流活化能小于纯的PHBV和纯的PBAT,拥有优良的热稳定性,拓宽了熔纺温度窗口。4.对PHBV/PBAT(50/50)共混物探索性的进行了熔喷无纺布制备实验。对PHBV/PBAT(50/50)熔喷无纺布进行了力学强度、孔径率、接触角和抗菌性能测试后发现,PHBV/PBAT(50/50)熔喷无纺布的力学强度并不是很理想;PHBV/PBAT(50/50)熔喷无纺布表现出拒水拒油性,为拒水拒油材料;PHBV/PBAT(50/50)熔喷无纺布在未经抗菌处理的条件下在抗菌性能测试中表现出了一定的抑菌性,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到了49.55%,但并未达到国标抑菌70%的标准。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-25
  1.熔喷非织造布发展概况  11-15
    1.2 熔喷法简介  11
    1.3 熔喷无纺布生产工艺原理  11-13
    1.4 熔喷非织造布的应用  13-15
    1.5 熔喷机器和原料改进  15
  2.生物高分子材料简介  15-22
    2.1 PHBV生物降解高分子材料  16-22
  3.Ecoflex简介  22-23
    3.1 Ecoflex的概念及其结构  22
    3.2 Ecoflex的材料性能和特点  22-23
    3.3 Ecoflex的生物可降解和环境毒性  23
  4.本论文的主要研究内容及目的  23-25
第二章 PHBV基本性能表征  25-30
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-27
    2.2.1 原料  25
    2.2.2.PHBV提纯  25-26
    2.2.3 GPC测定PHBV分子量  26
    2.2.4 核磁共振(1H-NMR)测定HV含量  26
    2.2.5 灰份的测试  26-27
  2.3 结果与讨论  27-29
    2.3.1 PHBV分子量及其分布  27-28
    2.3.2 PHBV中HV的含量  28-29
    2.3.3 PHBV灰份测试  29
  本章小结  29-30
第三章 PHBV/PBAT结晶性能  30-48
  3.1 引言  30
  3.2 实验部分  30-32
    3.2.1 原料  30
    3.2.2 试样的制备  30-31
    3.2.3 仪器设备及测试条件  31-32
  3.3 结果与讨论  32-46
    3.3.1 PHBV/PBAT共混物DSC测试  32-40
    3.3.2 POM观察共混物中PHBV结晶形态  40-43
    3.3.3 XRD对共混物结晶度的测试  43-45
    3.3.4 红外谱图  45-46
  本章小结  46-48
第四章 PHBV/PBAT可纺性及其熔喷无纺布探索  48-67
  4.1 引言  48
  4.2 实验部分  48-52
    4.2.1 双螺杆挤出机切片造粒  48-49
    4.2.2 热失重法分析(TGA)  49
    4.2.3 PHBV/PBAT(50/50)切片的熔融指数(MI)测试  49
    4.2.4 旋转剪切粘度  49
    4.2.5 材料孔径  49-50
    4.2.6 力学拉伸性能  50
    4.2.7 接触角测试  50
    4.2.8 抗菌性能测试  50-51
    4.2.9 试验设备  51-52
  4.3 结果与讨论  52-66
    4.3.1 PHBV、PBAT和PHBV/PBAT(50/50)共混物TGA测试  52-53
    4.3.2 PHBV、PBAT和PHBV/PBAT(50/50)共混物流变性能测试  53-60
    4.3.3 PHBV/PBAT(50/50)共混物熔融指数测定  60-61
    4.3.4 DCD对强度的影响  61
    4.3.5 DCD对孔径率的影响  61-63
    4.3.6 PHBV/PBAT熔喷无纺布接触角测试  63-64
    4.3.7 PHBV/PBAT熔喷无纺布抗菌性能测试  64-66
  本章小结  66-67
第五章 全文总结及展望  67-68
参考文献  68-73
研究生在读期间学术论文发表情况  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 非织造布 > 非织造布工艺
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