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等独特的优点,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,因而近几年引起了国内外众多科研工作者的极大关注。由于PHBV的热稳定性较差,熔融加工窗口窄,特别是它的样品在室温存放过程中会逐渐显示明显的脆性,这很大程度地限制了其产业化加工和应用。本课题组在研究其纤维成形过程中发现PHBV初生纤维力学行为表现出一个明显的演变过程:即其初生纤维随存放时间表现出由弹性行为为主向塑性行为为主的转变直至最后表现为脆性体特征,该行为的演变将会严重地影响后续加工进行;而将初生纤维牵伸后,尽管类似的演变进程变缓,牵伸纤维同样会因室温下二次结晶而变脆,使其逐渐失去使用性能。因此,以初生纤维作为研究对象,深入研究PHBV初生纤维存放过程中的力学演变规律及力学演变过程中影响力学性能的聚集态结构因素（包括结晶和取向）的变化,并探讨力学行为演变与聚集态结构变化之间的关系,将为后续的纤维成形提供理论基础,为形成所期望的纤维结构及性能打下基础,具有非常重要的理论和现实意义。1.本文采用纤维强伸度仪、密度仪、广角X射线衍射仪和声速取向测试仪对PHBV初生纤维力学演变的整个过程做了详尽跟踪,并对此过程中纤维内部聚集态结构（包括结晶和取向）的相应变化做了同步测试。结果发现,PHBV初生纤维在存放过程中其应力-应变曲线的类型发生明显的变化:从高弹态行为转变为塑性行为继而又转变为脆性体的特征。在此过程中,纤维的断裂伸长在20min内由600%以上快速减小到200%以下,之后下降趋势逐渐变慢,250min后保持在很低的水平（约10%以下）,基本恒定;同时,断裂强力在125min内升高较快,之后增长趋势逐渐变缓,1500min后趋于平稳。在初生纤维力学性能发生巨大变化的同时,纤维的密度（结晶度）和声速（取向）值也有了很大提高,密度在125min内快速增大,之后增速逐渐变缓,1500min后趋于平稳,且由密度换算成结晶度可知,20min时纤维的结晶度已超过50%;而声速值在500min内增速较快,之后逐渐变慢,1500min后也基本趋于稳定。WXRD图谱显示,整个实验过程中纤维的晶体结构没有发生改变,晶粒尺寸在持续增大,其变化趋势与结晶度的变化相类似。2.初步探讨了聚集态结构变化与力学演变之间的关系:PHBV初生纤维应力—应变曲线的演变是由于其结晶度的不断升高造成的,PHBV较低的成核密度和玻璃化转变温度是其结晶度升高的本质原因。PHBV的结晶分为主体结晶和二次结晶两个阶段,主体结晶在20min内已经结束。主体结晶过程结晶度的快速增加是造成PHBV纤维断裂伸长急速降低的主要原因,使材料由弹性变为塑性。二次结晶是造成PHBV纤维脆变的主要原因。在二次结晶过程中,随着纤维结晶度和晶粒尺寸的增大以及大分子取向度的提高,纤维的断裂伸长进一步降低,而断裂强度相应上升。纤维结晶度（包括晶粒尺寸）的增加对断裂强力的变化起主要的影响作用。3.加入纳米SiO₂成核剂与PHBV共混,跟踪研究PHBV/SiO₂初生纤维的力学演变及聚集态结构的变化,考察了成核剂对PHBV初生纤维力学行为演变和聚集态结构变化的影响。结果表明,加入纳米SiO₂不会明显改变PHBV纤维力学行为的演变历程,但由于成核剂的作用,共混体系的主体结晶速率增大,从而加快了PHBV的固化速度,有效改善了单丝间的粘连。同时,成核作用延缓了二次结晶过程,也使得共混体系的晶粒尺寸减小,对纤维有一定的增强增韧效果。4.考察分子量对PHBV初生纤维力学行为的演变和聚集态结构变化的影响。选取HV含量相同、分子量及分子量分布不同的另外一种PHBV原料,对其初生纤维的力学演变及聚集态结构的变化也作了跟踪研究。结果表明,高分子量及窄分子量分布的PHBV初生纤维,其力学演变过程的进展减慢,分子量的提高,不仅降低了聚合物的结晶（包括主体结晶和二次结晶）速率,同时也降低了其平衡结晶度,纤维最终的脆性有所降低。