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聚L-乳酸(PLLA)/聚羟基丁酸己酯(PHBHHx)复合生物纤维的制备与性能研究

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学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1.1 生物可降解材料

1.2 聚乳酸

1.2.1 聚乳酸及其分类

1.2.2 聚乳酸的特点

1.2.3 聚乳酸的改性研究进展

1.2.4 PLA完全生物降解共混体系

1.2.5 PLA部分生物降解共混体系

1.2.6 聚乳酸的应用

1.3 聚乳酸纤维

1.3.1 聚乳酸纤维的纺丝方法

1.3.2 聚乳酸纤维的性能

1.3.3 聚乳酸纤维的应用

1.4 聚羟基脂肪酸酯(PHA)

1.4.1 PHA的应用

1.4.2 聚羟基丁酸已酸酯(PHBHHx)

1.5 课题目的与意义

第二章 PLLA的基本性能表征

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料及仪器

2.2.2 PLLA的薄膜制备

2.3 结构表征与性能测试

2.3.1 差示扫描量热(DSC)

2.3.2 热重(TG)

2.3.3 偏光显微镜(POM)

2.4 结果与讨论

2.4.1 PLLA的热分析

2.4.2 PLLA的热稳定性

2.4.3 偏光显微镜(POM)分析

2.5 本章小结

第三章 PLLA/PHBHHx共混膜的制备与性能研究

3.1 前言

3.2 实验原料及仪器

3.3 实验部分

3.3.1 PHBHHx的提纯

3.3.2 PLLA/PHBHHx薄膜的制备

3.4 性能测试

3.4.1 力学性能

3.4.2 差示扫描量热(DSC)

3.4.3 热重(TG)

3.4.4 偏光显微镜(POM)

3.4.5 扫描电子显微镜(SEM)

3.5 结果与讨论

3.5.1 力学性能

3.5.2 PLLA/PHBHHx薄膜的热分析

3.5.3 PLLA/PHBHHx的热稳定性分析

3.5.4 偏光显微镜(POM)分析

3.5.5 共混薄膜的表面形态分析

3.5 本章小结

第四章 PLLA纤维的制备与性能研究

4.1 实验部分

4.1.1 实验原料及仪器

4.1.2 PLLA纤维的制备

4.2 纤维力学性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 纤维的纺丝工艺

4.3.2 PLLA纤维力学性能

4.4 本章小结

第五章 PLLA/PHBHHx共混纤维的制备与性能研究

5.1 实验部分

5.1.1 实验材料及仪器

5.1.2 PHBHHx的提纯

5.1.3 PLLA/PHBHHx切片的制备

5.1.4 PLLA/PHBHHx纤维的制备

5.2 性能测试与结构表征

5.2.1 切片的差示扫描量热(DSC)分析

5.2.2 切片的热重(TG)分析

5.2.3 纤维力学性能测试

5.3 结果与讨论

5.3.1 PLLA/PHBHHx切片的DSC分析

5.3.2 PLLA/PHBHHx切片的热稳定性

5.3.3 纤维的纺丝工艺

5.3.4 PLLA/PHBHHx纤维力学性能

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

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致谢

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摘要

聚乳酸(PLLA)熔点高,结晶能力强,热稳定性较好,是一种性能优良的生物医用材料。但其亲水性差,脆性大,一定程度上影响了其广泛应用,需要对其进行增韧改性。本课题主要研究新型生物可降解聚酯-聚羟基丁酸己酸酯(PHBHHx)的混入对PLLA性能的影响,并在此基础上制备具有良好韧性的复合纤维。
   通过溶液浇铸法制得了PLLA/PHBHHx共混膜,通过熔融共混法制备了PLLA/PHBHHx复合切片,利用熔融纺丝技术纺制了PLLA/PHBHHx生物可降解纤维,并对纤维进行了拉伸和热定型等后处理。借助DSC、POM、SEM、TG和力学性能测试等手段,对PLLA/PHBHHx共混膜、PLLA/PHBHHx复合切片和PLLA/PHBHHx复合纤维的热性能、结晶性能、热降解性能及力学性能等进行了研究。结果表明:PLLA等温结晶过程中随着温度的升高,球晶尺寸增加,成核速率降低。PLLA-8的结晶速率大于PLLA-15,且球晶形貌更完整。PLLA/PHBHHx共混膜体系中,少量PHBHHx的混入对PLLA可起到明显增韧作用,但当其含量增多时会发生相分离。当纺丝温度为200℃时,PLLA纤维的断裂强度达到5.01MPa,断裂伸长率为5.43%,力学性能较好。拉伸和热定型对纤维力学性能有显著影响。PLLA纤维经60℃拉伸4倍后,于70℃热定型30min,纤维的断裂伸长率可达到107.72%,显示出良好的韧性。PLLA与PHBHHx熔融共混切片中随着PHBHHx含量的升高,切片热稳定性降低,当PHBHHx含量超过30%时,材料基本不具备可纺性。当PHBHHx含量为10%时,其与PLLA的相容性较好,复合纤维的韧性及稳定性较PLLA纤维有所提高。

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