PVA/PHBV共混物热塑加工及其结构与性能研究

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生物基可降解材料随着能源紧缺与环境压力的增大而日益受到重视。作为典型的生物可降解高分子,聚乙烯醇(PVA)与聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)制品开发和市场应用成为影响其发展的关键因素。聚乙烯醇(PVA)是一种富含羟基的水溶性高分子材料,具有优良的力学性能、生物相容性、生物降解性及耐溶剂性。然而由于PVA分子间氢键作用强,致使熔点与分解温度接近,难以进行热塑加工,需要进一步改性。通过改性,可以减弱PVA分子内和分子间氢键,使其热塑加工成为可能,而 PHBV熔融可纺性差,纤维力学性能不佳,亦限制其发展。因此实现 PVA/PHBV热塑加工具有重要的学术意义和应用价值。  本文通过制备PVA/PHBV、PVA/甘油、PVA/PHBV/甘油及PVA/甘油/PHBV四种体系的共混物,研究了随着 PHBV含量、甘油含量的变化,上述共混体系的拉伸强度、模量、断裂伸长率等宏观性能。并结合 SEM、流变等对共混体系的结构做了探讨。研究表明:⑴通过对水溶性PVA的溶解,获得不同组成比,不同剪切速率下 PHBV分散相的形态,发现 PHBV呈球状分布于基体相中。随着剪切速率的升高,分散相PHBV相由球状形貌逐渐变形为纤维状形貌。⑵PVA的剪切黏度随着剪切速率的增加而减小,表现出非牛顿行为;PHBV的加入使共混体系的黏度显著降低,增塑剂甘油的加入使共混体系的黏度显著降低,提高了共混体系熔体的流动性。且分散相与基体相共混更加均匀。⑶随着甘油含量的增加,共混体系拉伸强度呈现逐渐变小,由14.3MPa减小至9.49MPa,而断裂伸长率逐渐增大,由72.6%增加到253.7%。
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