生物材料聚羟基脂肪酸酯phb和聚乳酸pla的改性研究

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1、万方数据万方数据万方数据摘要生物可降解材料的研究是材料科学的一个重要的研究领域，是引领未来材料绿色发展的研究方向，也是生物材料最具有潜力的研究。生物高分子材料聚乳酸(PLA)是一种热塑性的可降解生物材料，其具有拉伸强度高、易加工和原料来源丰富等优点，但是其高弹性模量、抗冲击性能差、结晶慢和生产成本高的缺点等，PLA的缺点导致其难以广泛应用。聚3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯(P3/4HB)的种类很多，其中4HB含量为27%的P3/4HB是一种结晶性的硬塑料与有弹性的橡胶态之间的过渡态的P3/4HB。TMC-306是一种粉末状新型成核剂，直径在100微米左右，价格低廉又可以促进P

2、LA成核，有利于晶体的形成。GMA复合颗粒是一种含有8%的甲基丙烯酸缩水甘油酯复合颗粒，直径约6mm的颗粒，具有良好弹性透明体颗粒，可以提高PLA的韧性。为了降低PLA和P3/4HB复合材料研究和生产成本，以及加快PLA的结晶、提高其韧性并且保持良好力学性能等。本文根据P3/4HB、TMC-306和GMA复合颗粒的优点，分别选用TMC-306、GMA复合颗粒与完全生物可降解的一种聚3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯(P3/4HB)一起改性聚乳酸PLA。主要研究了TMC-306、GMA复合颗粒分别改性P(3HB-co-27%-4HB)/PLA复合材料的结晶性能、力学性能和材料之间相

3、容性等等。在PLA/P(3HB-co-27%-4HB)/TMC体系中，制备的TMC306复合材料具有一定的瓷白特性，可以制成具有瓷白效应的制品。研究表明：在力学性能方面，当TMC加入2%-5%时，TMC复合材料的力学综合性能有一定改善，拉伸强度无明显下降，而抗冲击强度显著提高，断裂伸长率也得到一定提高。例如TMC306加入复合材料PLA/P3/4HB为4:1时，即在P3/4HB为20%的填充含量时，并且加入TMC3%时，抗冲击强度太高，以至于测试机无法测出来，拉伸强度达到50.4MPa，断裂伸长率达18.8%，弹性模量有3.0GPa；在热学性能方面，对TMC复合材料进行热重分析仪

4、(TGA)与示差扫描量热法(DSC)的测试。从非等温结晶和等温结晶等方面测试的结果显示TMC复合材料的热学性能有明显改善。例如在等温结晶方面，当结晶温度在95℃时，并且P(3HB-co-27%-4HB)加入20%时，则可以将PLA的半结晶时间从26.3min降为12.6min。在材料之间相容性方面，I从扫描电子显微镜（SEM）图可知，没有加TMC的复合材料，淬断面无规整的纹理、粗糙，当TMC加入量在2%-5%时，材料之间的纹理规整清晰光滑、规整性显著提高，说明TMC的加入明显促进了P3/4HB和PLA的相容性，当TMC加入超过5%时，材料之间的纹理规整清晰降低、规整性无提高，还可

5、以看到TMC不均匀分布在淬断面，说明TMC加入量最适合比例2%-5%之间。在PLA/P(3HB-co-27%-4HB)/GMA体系中：选用GMA复合颗粒和P3/4HB协同改性PLA，制备并对PLA和P3/4HB/GMA复合材料研究。研究表明：在力学性能方面，当PLA/P3/4HB(95/5)、(90/10)及GMA加入1%-3%时，GMA复合材料的力学性能有一定改善，拉伸强度有下降，而抗冲击强度提高明显，断裂伸长率也得到明显提高。例如GMA加入复合材料PLA/P3/4HB为90:10时，即在P3/4HB为10%的填充含量时，并且加入GMA3%时，抗冲击强度达58.9KJ/m2，拉

6、伸强度达到46.4MPa，断裂伸长率达13.7%，弹性模量有2.9GPa；在热学性能方面，对GMA复合材料进行热重分析仪（TGA）分析、示差扫描量热法（DSC）分析。从非等温结晶和等温结晶等方面测试的结果显示GMA复合材料的热学性能有一定改善。例如在非等温结晶方面，当第二次升温时，当GMA加入3%时和P(3HB-co-27%-4HB)加入10%时，则可以将PLA的玻璃化转变温度从59.9℃升高到61.2℃，冷结晶温度达93.7℃，熔融焓达到18.4J/g，结晶度为17.1%。在材料之间相容性方面，从扫描电子显微镜（SEM）图可知，GMA加入量1%的复合材料，淬断面有纹理但粗糙，当

7、GMA加入量在2%-3%时，材料之间的纹理规整清晰光滑、规整性显著提高，说明GMA的加入明显促进了P3/4HB和PLA的相容性，但当GMA加入4%时，材料之间的纹理规整清晰降低、规整性无提高，还可以看到一些颗粒不均匀分布在淬断面，说明GMA加入量最适合比例1%-3%之间。关键词：聚3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯，聚乳酸，TMC，GMA，结晶动力学IIAbstractResearchonbiodegradablematerialisamajorfieldofmaterialsc