环糊精和树枝状高分子形核剂对聚-3-羟基丁酸酯(PHB)结晶行为的影响研究-材料工程专业论文.docxVIP

上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 III 环糊精和树枝状高分子形核剂对聚-3-羟基 丁酸酯（PHB）结晶行为的影响研究 摘 要 聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates，PHA）是由细菌发酵而成 的热塑性聚酯，因其具有良好的生物降解性，生物相容性和许多其它 的优良性质而具有广阔的应用前景，可以代替传统石油基塑料应用于 生物医学、工业、农业等各个领域。聚-3-羟基丁酸酯（PHB）是 PHA 家族中最早被发现的也是备受关注的一类。但由于 PHB 的结晶速率 过于缓慢，导致其在结晶过程中晶粒过大，同时伴随着后续二次结晶 现象，因此，PHB 脆性较大。此外，由于 PHB 的熔融温度和分解温 度较为接近，导致其热稳定性能欠佳。上述不足极大的限制了它的应 用，严重影响 PHB 制品的成型加工，导致其生产成本较高。因此对 PHB 结晶行为以及结晶速率改善的研究成为多年以来经久不衰的热 点，具有极大的科学意义和应用价值。 本文的目的在于研究两种结构不同的形核剂对 PHB 结晶行为和结晶 性能的影响，主要研究内容和研究结果如下： 1、 以 α，β，γ 三种环糊精为形核剂，采用溶剂法制备了 PHB 和 三者的共混薄膜，并利用差式扫描量热仪（DSC），偏光显微镜 （POM），广角 X 射线衍射（WAXD）等手段比较了三种环糊精 IV 做形核剂对 PHB 结晶性能的影响。研究结果表明：三种环糊精的 加入都使 PHB 的等温结晶速率和非等温结晶速率加快，半结晶时 间缩短，同时使 PHB 的形核密度减小，晶粒尺寸减小，结晶度增 加。且三种形核剂对 PHB 的结晶促进作用依次为 γ 环糊精β 环糊 精α 环糊精，环糊精做形核剂时 wt1%为最适合比例。 2、 采用溶剂法制备了 PHB 和树枝状大分子聚酰胺-胺（PAMAM） 的共混物，并运用差式扫描量热仪（DSC），偏光显微镜（POM）， 广角 X 射线衍射（WAXD）等系统研究了 PAMAM 做形核剂对 PHB 的等温结晶行为、非等温结晶行为及晶体形态的影响。研究发现 PAMAM 的加入抑制了 PHB 的等温结晶，但促进了 PHB 的非等温 结晶。由于 wt1%PAMAM 的加入使 PHB 的熔融温度降低，导致 PHB 更易分解，因此 PAMAM 比例为 wt2%时对非等温结晶的促 进效果最佳。同时 PAMAM 的加入使 PHB 的球晶尺寸减小，形核 密度增加，结晶度增加。 关键词：聚-3-羟基丁酸酯，形核剂，环糊精，树枝状大分子， 聚酰胺-胺，结晶 V EFFECT OF CYCLODEXTRIN AND DENDRIMER ON THE CRYSTALLIZATION BEHAVIOR OF POLY(3-HYDROXYBUTYRATE)(PHB) ABSTRACT Polyhydroxyalkanoates,PHA for short,is a family of intracellular Polyesters synthesized by different kinds of bacteria.It has a broad application prospect due to its advantages such as biodegradable and biocompatible.Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) is a kind of PHA which was firstly discovered and have attracted many attentions. However,PHB has some shortcomings which limited its applications,on one hand,the cryatallization rate of PHB is quite slow,making the spherulite size of PHB are too large,and at the same time,PHB is tend to form second crystallization in the cryatallization process.All these elements have resulted the brittleness of PHB.And on the other hand,as the melting temperature and the decomposing temperature of PHB are too close to each other,PHB is unstable in the m