改性纳米二氧化硅/聚己内酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的结构与性能研究

利用异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂改性纳米二氧化硅,采用熔融共混挤出法制备聚己内酯(PCL)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P(3HB-co-4HB))/改性纳米二氧化硅(nano-SiO2)复合降解材料;利用红外光谱(FIIR)、万能拉力机、扫描电镜(SEM)、动态力学分析仪(DMA)等研究了改性nano-SiO2对复合材料的表面结构、力学性能等性能的影响。结果表明:改性nano-SiO2含量为4%时,复合降解材料的力学性能有明显的改善;少量添加的改性nano-SiO2可以均匀分散在PCL/P(3HB-co-4HB)基体树脂中,但当加入量过大时,容易发生团聚现象。     

P34HB的4HB含量对PLLA/P34HB共混物结构和性能的影响

采用熔融共混方法制备了聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯)(PLLA/P34HB)共混物,其中P34HB的4HB摩尔含量分别为11%与17%。通过扫描电子显微镜、动态力学分析、差示扫描量热仪和力学性能测试,考察了共混物的相容性、熔融行为与力学性能。结果表明,当P34HB组分质量分数为25%以上时,共混物两相玻璃化转变温度(Tg)相互靠近,为部分相容体系,且4HB含量越少,PLLA/P34HB共混物的相容性越好。共混物中PLLA的结晶性能随P34HB含量的增加而降低,且4HB含量越大,由于较差的相容性导致P34HB对PLLA的链段运动能力影响减小,共混物中PLLA结晶性能越好。随P34HB含量的增加,共混物的强度降低,断裂伸长率升高,且4HB含量越大,共混物力学性能由于两相相容性较差而低于4HB含量较低的共混体系。     

聚丁二酸丁二酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/纳米高岭土熔融共混力学性能、流变及降解行为研究

用熔融共混挤出法制备的聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[poly(3HB-co-4HB)]/纳米高岭土(nano Kaolin)复合降解材料;利用万能拉力机、旋转流变仪和SEM对其力学性能、流变行为、微观结构及降解性能进行研究。结果表明,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/8)复合降解材料的缺口冲击强度、断裂伸长率达到最大,此后随着nano Kaolin质量百分比增加,而呈下降趋势;在室外自然条件下,经过土埋一段时间后的降解实验,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/12)复合材料发生了明显的降解,复合降解材料的失重率也已经降到64%左右,说明材料的降解性能较好;纳米复合降解材料熔融剪切储能模量(G′),剪切损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势。     

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/POSS共混体系的性能

采用熔融模压法分别制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]和两种多面体笼型硅氧烷(POSS)[八异丁基倍半硅氧烷(OIBS)和八氨基苯基倍半硅氧烷(OAPS)]的共混物,考察了不同含量的OIBS,OAPS对共混体系性能的影响。结果表明,两种POSS都起到成核剂的作用。OIBS,OAPS的质量分数小于1%时,可以提高体系结晶温度,力学性能;随着OIBS,OAPS质量分数的提高,成核性有所增加,但因分散性变差,体系热稳定性和力学性能变差。由于OAPS的活泼氨基可与P(3HB-co-4HB)发生化学反应,改性效果较OIBS优。     

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-3-羟基戊酸酯)/聚碳酸亚丙酯复合支架的构建与表征

分别采用反应性和非反应性熔融共混方法结合粒子沥滤技术以及碱处理技术构建不同质量比的聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯)(PHBV)/聚碳酸亚丙酯(PPC)复合支架,通过表征支架的表面形态、孔隙率大小和体外降解性能,发现反应性共混法可显著改善支架的相容性和界面粘接。非反应性熔融共混法构建的支架孔隙率高于反应性共混法构建的复合支架。随着PPC含量的升高,复合支架的孔隙率升高。当PHBV/PPC质量比达50/50时,支架在PBS缓冲液中降解最快,反应性共混法构建的支架亲水性高于非反应性共混法,碱处理技术可显著改善复合支架的亲水性。这对功能重建的体内研究和临床实践具有潜在的理论价值和应用前景。     

PHBV生物材料的共混改性

综述了可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)近年来在共混改性(也称物理改性)方面的研究进展.主要对各类共混体系的相容性、热行为、结晶行为、形态结构以及力学性能等方面的规律进行了总结.     

聚丁二酸丁二醇酯/聚羟基烷酸酯熔融共混物的结晶及流变力学行为

用熔融共混法制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[Poly(3HB-co-4HB)]复合降解材料,利用差示扫描量热(DSC)、旋转流变仪及万能拉力机对其结晶、流变行为及力学性能进行研究。结果表明,在PBS中加入Poly(3HB-co-4HB)后,发现结晶起始温度(To,c)、结晶峰温度(Tp,c)以及结晶结束温度(Te,c)有所提高,结晶度随着Poly(3HB-co-4HB)的增加呈先增大后下降的趋势;PBS/Poly(3HB-co-4HB)复合降解材料随着Poly(3HB-co-4HB)添加量的增大,断裂伸长率和拉伸强度却呈下降趋势;同时剪切储能模量(G′)、剪切损耗模量(G″)呈现出单增趋势。因此,在复合降解材料中添加适量的Poly(3HB-co-4HB)能改善PBS的结晶、流变及力学行为。     

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/二氧化钛纤维的成纤性能

用不同含量的二氧化钛(TiO2)改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)],并进行了纺丝研究。采用毛细管流变仪、热重分析仪、单丝强力仪测试了P(3HB-co-4HB)/TiO2复合材料的流变性能、热性能、单丝力学性能和回弹性。实验结果表明,P(3HB-co-4HB)和P(3HB-co-4HB)/TiO2为假塑性流体,TiO2可以有效改善材料的加工流动性;提高材料的热稳定性;TiO2的加入使纤维的断裂强度降低;但纤维的弹性恢复率可达100%,退绕性有所改善。     

生物可降解PLA/PHBV共混包装薄膜的热行为和力学性能研究

采用溶液铸涂法,以3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)对生物可降解聚乳酸(PLA)进行增韧改性,制备出不同配比的PLA/PHBV生物可降解共混包装薄膜,研究了PHBV的添加对共混包装薄膜的热行为和力学性能的影响规律。通过差示扫描量热法(DSC)测试发现,随着PHBV含量的增加,共混包装薄膜的玻璃化温度(Tg)、结晶温度(Tc)和熔点(Tm)都呈现下降趋势;热重分析法(TG)测试表明,PHBV的加入使共混包装薄膜的热稳定性变差;通过力学性能测试发现,当PHBV加入后,共混包装薄膜的拉伸强度和拉伸模量降低,而断裂伸长率明显增加,薄膜的韧性得到了改善。     

扩链改性对聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)性能的影响

以多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)为扩链剂,采用熔融共混法扩链改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]。使用凝胶渗透色谱、热失重分析仪、电子拉力机、毛细管流变仪、旋转流变仪等研究了PAPI添加量对P(3HB-co-4HB)的相对分子质量、热稳定性、力学性能以及流变性能的影响。结果表明,PAPI的使用能够提高P(3HB-co-4HB)的相对分子质量和熔体黏度,并能有效改善P(3HB-co-4HB)的热稳定性和力学性能,成功实现了对P(3HB-co-4HB)的扩链改性。PAPI的添加量为2.0phr时,体系综合性能最佳,其起始分解温度和最大分解温度分别比纯P(3HB-co-4HB)提高了16.7℃和11.4℃,其拉伸强度和断裂伸长率分别比纯P(3HB-co-4HB)提高了21%和218%。     

扩链改性对聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)性能的影响EI北大核心CSCD

以多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)为扩链剂,采用熔融共混法扩链改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]。使用凝胶渗透色谱、热失重分析仪、电子拉力机、毛细管流变仪、旋转流变仪等研究了PAPI添加量对P(3HB-co-4HB)的相对分子质量、热稳定性、力学性能以及流变性能的影响。结果表明,PAPI的使用能够提高P(3HB-co-4HB)的相对分子质量和熔体黏度,并能有效改善P(3HB-co-4HB)的热稳定性和力学性能,成功实现了对P(3HB-co-4HB)的扩链改性。PAPI的添加量为2.0phr时,体系综合性能最佳,其起始分解温度和最大分解温度分别比纯P(3HB-co-4HB)提高了16.7℃和11.4℃,其拉伸强度和断裂伸长率分别比纯P(3HB-co-4HB)提高了21%和218%。     

聚碳酸亚丙酯与聚羟基丁酸戊酸酯共混型全生物降解材料的结构与性能研究

采用熔融共混法制备了聚碳酸亚丙酯(PPC)和聚羟基丁酸戊酸酯(PHBv)的共混物,采用DSC、电子拉伸机、扫描电镜等手段系统研究了共混物配比对体系热性能、力学性能、界面形貌的影响。采用套管上吹法将共混物吹塑成膜。DSC结果显示共混物为部分相容体系。扫描电镜照片显示PHBv分散相均匀分散在PPC基体中。共混物薄膜的力学性能较PPC有大幅增强。纯PPC吹膜性能不稳定,力学性能和耐热性能差,而PPC/PHBv共混物吹膜性能稳定,可以获得力学性能和耐热性能较好的膜材料,在包装、生物医用材料等领域具有广阔的应用前景。     

硅烷偶联剂改性的木粉/P34HB复合包装材料的制备

目的研究硅烷偶联剂KH550含量对木粉/P34HB复合包装材料性能的影响。采用KH550改性木粉,提高与聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)的结合强度,改善复合材料的力学性能和界面相容性。方法以KH550为改性剂,木粉和P34HB为原料,利用共混热压工艺制备改性木粉/P34HB复合材料;通过对复合材料的形貌进行观察,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和力学性能分析,研究KH550质量分数不同时对复合材料界面相容性、力学性能和热性能的影响。结果添加KH550后,复合材料的的界面相容性得到改善;FTIR分析表明,KH550已经成功接枝到木粉中;适量的KH550提高了复合材料的热稳定性;复合材料的储能模量增加;复合材料的力学性能也有所提高。此外还得到了最佳的KH550添加量,即质量分数为0.5%。结论 KH550不仅使得木粉与P34HB的相容性得到改善,同时也增强了复合包装材料的力学性能和热性能。     

PHBV/PPC反应共混物的热性能与动态力学性能及形态结构

将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚(β-羟基丁酸酯-co-β-羟基戊酸酯)(PHBV-GMA)与马来酸酐封端的聚碳酸亚丙酯(MA-PPC)反应性共混。采用差示扫描量热仪、动态力学分析仪和偏光显微镜分别研究了共混物的热性能、动态力学性能和形态结构。结果发现,通过反应接枝,MA-PPC降低了PHBV的结晶度,阻碍了PHBV的结晶,PHBV部分扩散进入MA-PPC相区。PHBV球晶尺寸降低,PHBV和MA-PPC共混组分的相容性得以改善。     

PBAT/P34HB地膜的制备及番茄生产应用

目的 为促进植株生长,减少地膜残留对下茬作物产量的影响,选用聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)与聚-3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯(P34HB)制备地膜,探究其对番茄生长的影响。方法 将PBAT和P34HB以9∶1、8∶2、7∶3质量比共混,通过水冷造粒、吹塑生产3款具有不同力学和阻隔性能的地膜,并应用于番茄作物生产。结果 随着P34HB含量的增加,复合膜的拉伸强度和透湿性增强,9∶1地膜对番茄具有一定增益作用,且单垄残留量约为16片。结论 PBAT/P34HB(9∶1)地膜的性能满足番茄生产,具有增益作用,并减少了地膜残留造成的污染。     

GF/P(3HB-co-4HB)-PLA生物基复合材料的制备与性能

为了提高聚（3-羟基丁酸酯-co-4 羟基丁酸酯）-聚乳酸（P（3HB-co-4HB）-PLA）生物基共混材料的力学性能和尺寸稳定性,扩大应用领域,以P（3HB-co-4HB）和PLA共混物为基体,盐酸或偶联剂表面处理的玻璃纤维（GF）为增强材料,采用熔融共混法制备GF/P（3HB-co-4HB）-PLA复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热失重分析仪（TGA）和万能电子拉力机等研究了GF表面处理方法对复合材料力学性能、热性能、尺寸稳定性及断面形态的影响。研究结果表明：表面改性GF的加入可显著提高P（3HB-co-4HB）-PLA共混材料的综合性能。经偶联剂表面接枝的GF可均匀分散在P（3HB-co-4HB）-PLA基体中并形成较强的界面结合。添加质量分数20%的偶联剂改性GF使复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和硬度分别提高了29.38%、20.32%、41.38%和15.31%;初始热分解温度（IDT）和维卡软化温度（VST）分别提高了6.64 ℃和10.7 ℃;室温和60 ℃放置60 d后复合材料试样长度方向的尺寸稳定性分别提高了32.47%和33.70%。     

SiO2/聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）薄膜研究

目的研究纳米SiO2对可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P34HB)包装膜结晶行为和力学性能的影响。方法采用溶液浇铸法制备SiO_2/P34HB纳米复合薄膜,利用红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、正置热台显微镜(POM)、差示扫描量热仪(DSC)和万能力学试验机等研究纳米SiO_2对P34HB结构、结晶性和力学性能等的影响。结果纳米SiO_2在P34HB中起到异相成核的作用,SiO2/P34HB复合膜的结晶速率和结晶度得到明显改善。相比P34HB包装膜,当纳米SiO_2质量分数为2%时,SiO_2/P34HB复合膜的弹性模量和拉伸强度分别提高了72.7%和60.9%。结论获得了纳米SiO2改善可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)包装膜结晶度和力学性能的最佳掺杂比例参数。     

静电纺丝制备P(3HB-co-4HB)/醋酸纤维素复合纳米纤维支架的性能及细胞相容性

采用静电纺丝法制备了一系列不同组成含量的3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维支架。通过扫描电镜、水相接触角和力学性能测试对复合纳米纤维支架的形貌、亲水性及力学性能进行了表征。结果表明,静电纺P(3HB-co-4HB)/CA复合纳米纤维均匀,平均直径在350~700nm之间,且呈相互贯通的三维多孔网状结构。随着CA含量的增加,复合纳米纤维支架的亲水性变好,但拉伸强度和断裂伸长率有所下降。体外降解实验发现,不同降解环境下P(3HB-co-4HB)/CA复合纳米纤维支架的降解速率不同,酶能加速复合纳米纤维支架的降解速率。鼠成纤细胞在复合纳米纤维支架表面能很好地粘附和铺展,表明P(3HB-co-4HB)/CA复合纳米纤维支架具有良好的细胞相容性,在组织工程支架材料领域具有广阔的应用前景。     

植物纤维在全生物降解复合材料中的应用研究进展

评述了植物纤维/聚乳酸(PLA)复合材料、植物纤维/聚-3-羟基丁酸酯(PHB)复合材料、植物纤维/3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)复合材料,植物纤维/聚己内酯(PCL)复合材料、植物纤维/壳聚糖复合材料、植物纤维/淀粉复合材料、植物纤维/纤维素衍生物复合材料、全植物纤维复合材料的制备和成型方法,分析比较了材料的各种力学性能,以及为了增强材料的力学性能而进行的纤维改性.结果表明,这些复合材料具有性能优良、环境友好、可完全生物降解的特点.展望了植物纤维全生物降解复合材料未来的研究趋势.