聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）降解性能及其改性的研究

论文摘要

聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）[P（3HB-co-4HB）]是一种在生物体内积聚形成的可生物降解的高分子材料,由于其具有良好的生物降解性和生物相容性而引起了广泛的关注。与聚3-羟基丁酸酯（PHB）相比,随共聚单体组成的变化,P（3HB-co-4HB）可以是结晶体或是高弹体,而且单体组成的改变可使降解速率可控,但是P（3HB-co-4HB）的热稳定性差和结晶速度慢等方面的不足在一定程度上限制了其应用。本文以BN,3988,BAl, N11, N21, OPS, OIBS等多种物质作为成核剂,以及与PLLA共混等方法改性,研究了改性体系的热性能,结晶性能及力学性能,此外,本文还研究了4HB含量对共聚酯降解性能的影响。首先,成核改性是聚合物改性的一个重要方法,向聚合物中加入成核剂可以改善聚合物结晶性能,增加成核密度,提高结晶速度。本文分别通过溶剂成膜法和熔融模压法制备了多种共聚酯／成核剂共混物,结果显示笼型倍半硅氧烷（POSS）作为成核剂可有效改善P（3HB-co-10%4HB）的结晶性能。对八聚（氨基苯基）硅倍半氧烷（OAPS）和八聚（异丁基）硅倍半氧烷（OIBS）的进一步研究表明,由于与基体的作用不同,OAPS可使结晶峰变尖,球晶细化,在一定程度上提高聚合物的力学性能和热稳定性,改性效果优于OIBS。其次,采用4HB含量不同的两种聚酯：拉伸强度较高断裂伸长率较低的热塑性塑料P（3HB-co-10%4HB）,拉伸强度较小伸长率较高的类橡胶材料P（3HB-co-21%4HB）,与PLLA制备了P（3HB-co-4HB）/聚乳酸（PLLA）共混物,研究结果表明,虽然PLLA与两种P（3HB-co-4HB）相容性较差,但PLLA的加入能提高P（3HB-co-4HB）的热稳定性,P（3HB-co-4HB）的加入可以提高共混体系的断裂伸长率和酶降解性能。P（3HB-co-21%4HB）与PLLA共混改性效果优于P（3HB-co-10%4HB）。最后,考察了4HB含量对P（3HB-co-4HB）土壤降解和猪胰脂肪酶降解性能的影响,结果显示：土壤降解和酶降解中降解速率都随4HB含量的增大而加快,但4HB含量对脂肪酶降解过程的影响不及土壤降解过程的影响大,4HB含量对表面腐蚀形貌有很大影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物降解塑料的概况
• 1.1.1 生物降解塑料的发展历史和现状
• 1.1.2 生物降解高分子材料的分类
• 1.1.3 影响降解的因素
• 1.1.4 生物降解性能的评价方法
• 1.1.5 生物可降解高分子材料的应用
• 1.2 PHA的研究进展
• 1.2.1 PHA的发展历史
• 1.2.2 PHA的合成
• 1.3 PHA的基本性能
• 1.3.1 物化性能
• 1.3.2 结晶性能
• 1.3.3 热降解性能
• 1.3.4 生物降解性能
• 1.4 PHA的改性
• 1.4.1 物理改性
• 1.4.2 化学共混
• 1.5 应用性能
• 1.5.1 塑料及农业领域
• 1.5.2 医药领域
• 1.5.3 其他领域
• 1.6 本论文的研究内容及意义
• 1.6.1 选题意义
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 成核改性P（3HB-co-4HB）共聚醋的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 样品制备方法
• 2.2.4 分析测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 溶剂成膜法制备4HB-10/成核剂共混物
• 2.3.2 熔融法制备4HB-10/成核剂共混物
• 2.3.3 成核剂对4HB-10力学性能的影响
• 2.3.4 OIBS,OAPS/4HB-10共混物的性能分析
• 2.4 小结
• 第三章 poly（3HB-co-4HB）共聚酯与聚乳酸共混改性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 poly（3HB-co-4HB）与PLLA的共混膜的制备
• 3.2.4 分析测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 4HB-21/PLLA的共混体系的热力学分析
• 3.3.2 4HB-21/PLLA的共混体系的X射线衍射谱图
• 3.3.3 4HB-21/PLLA共混物断面的SEM分析
• 3.3.4 4HB-21/PLLA共混物的热失重分析
• 3.3.5 4HB-21/PLLA共混物偏光显微镜分析
• 3.3.6 4HB-21/PLLA共混膜的力学性能
• 3.3.7 4HB-21/PLLA共混物的酶降解性
• 3.3.8 4HB-10/PLLA共混物的热性能分析
• 3.3.9 4HB-10/PLLA的共混体系的X射线衍射谱图
• 3.3.10 4HB-10/PLLA共混物的断面SEM分析
• 3.3.11 4HB-10/PLLA共混物热失重分析
• 3.3.12 4HB-10/PLLA共混物偏光显微镜分析
• 3.3.13 4HB-10/PLLA共混物力学性能
• 3.3.14 4HB-10/PLLA共混物的酶降解性
• 3.4 小结
• 第四章 poly（3HB-co-4HB）的土壤降解和酶降解
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 共混膜的制备
• 4.2.4 磷酸缓冲溶液（PBS）的配制
• 4.2.5 土壤降解
• 4.2.6 脂肪酶降解
• 4.3 分析表征
• 4.3.1 凝胶渗透色谱法（GPC）测定分子量
• 4.3.2 差示扫描量热法（DSC）分析
• 4.3.3 扫描电子显微镜（SEM）表征表面形态
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 poly（3HB-co-4HB）共聚酯的土壤降解
• 4.4.2 脂肪酶的降解过程
• 4.5 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文
• 作者简介
• 导师简介
• 附件