聚(3HB-co-4HB)/PLA的结晶与降解性能研究

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本文研究了不同质量百分比的P(3HB-co-4HB)/PLA共混体系的结晶性能和降解性能。利用差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)以及广角X射线衍射仪(WAXD)分别表征了共混体系的结晶动力学、结晶形貌、晶体结构。其中等温以及非等温结晶动力学分别应用了Avrami方程、Jeziomy以及莫志申(MO)模型进行了处理。另外利用粘度法、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)等考察了降解过程中样品相对粘度、表面形态以及热稳定性等的变化,并对各种样品在介质中的降解机理进行了研究分析。结果表明:(1) P(3HB-co-4HB)/PLA共混体系的晶体结构强烈依赖于共混体系中PLA的含量。根据布拉格方程,当少量(即PLA的质量百分数WPLA≤20%)时,P(3HB-co-4HB)的晶型几乎没有变化,只是晶胞的规整性降低;当大量时(WPLA>20%)时,P(3HB-co-4HB)和PLA的晶型同时出现,且二者晶胞的规整性降低。(2) P (3HB-co-4HB)/PLA共混体系的结晶动力学受结晶温度、共混物配比、降温速率等诸多因素的影响。共混体系的等温结晶速率随着结晶温度(Tc)提高或PLA含量增加而减小,熔融双峰逐渐变成单峰,当PLA含量较大时出现PLA的冷结晶峰;非等温结晶过程中,体系的结晶峰和熔融峰随着PLA含量增加或降温速率增大向低温方向移动。当PLA含量在0-80%范围内,共混体系在给定时间达到所需结晶度的难度指数F(T)呈现先增加、后减小、再增加和再减小的变化趋势。(3)结晶形貌主要受到结晶温度(Tc)、体系成分、以及结晶时间的影响。不同Tc下,配比对结晶形貌的影响不同。低温时,体系主要呈现P(3HB-co-4HB)的环带球晶,PLA含量的影响主要表现在规整性方面。结晶温度较高时(110,120℃),共混体系以PLA的常规球晶形态为主。大多数情况下,二者以共晶形式存在。(4)P(3HB-co-4HB)/PLA共混物在各种介质中的降解机理不同。土壤和酶介质中主要是是酶解机理;缓冲液和热碱水中主要是为水解机理等。共混物的配比、降解条件、降解机理和时间均显著影响P(3HB-co-4HB)/PLA共混物的降解速率和表面形貌。
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