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成核剂对聚己二酸丁二酯(PBA)的结晶行为、聚集态结构及生物降解性能的调控

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 PBA概述

1.2.1 PBA化学结构

1.2.2 PBA温度依存性及多晶结构

1.2.3 PBA多重熔融行为及热诱导多晶型相转换现象

1.2.4 复杂的PBA多晶形貌、相转变与熔融行为之间的关系

1.2.5 PBA多晶-性能(生物降解性)的关系

1.3 成核剂

1.3.1成核剂的定义

1.3.2成核剂作用

1.3.3成核剂对复合材料的影响

1.3.4 成核剂的选择

1.3.5 成核结晶作用机理

1.4 选题研究内容

第二章 实验部分

2.1原料及样品制备

2.1.1原料

2.1.2 样品制备

2.2 PBA复合材料表征

2.2.1结晶行为实验

2.2.2球晶形貌实验

2.2.3化学结构实验

2.2.4生物降解性实验

第三章 结果与讨论

3.1 PBA/PPZn实验结果分析

3.1.1 非等温结晶行为

3.1.2等温结晶行为

3.1.3球晶形貌

3.1.4 聚集态结构

3.1.5相转变行为

3.1.6附生结晶

3.1.7生物降解行为

3.1.8小结

3.2 PBA/OA实验结果分析

3.2.1 非等温结晶行为

3.2.2等温结晶行为

3.2.3 球晶形貌

3.2.4 聚集态结构

3.2.5相转变行为

3.2.6 附生结晶

3.2.7小结

3.3 PBA/CA实验结果分析

3.3.1非等温结晶行为

3.3.2等温结晶行为

3.3.3球晶形貌结果分析

3.3.4 聚集态结构

3.3.5相转变行为

3.3.6 附生结晶

3.3.7 小结

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

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摘要

聚己二酸丁二酯[poly(butylene adipate) PBA]是一种线性可降解聚酯材料,其共聚物产品已在环保、农业等领域被广泛应用。PBA具有温度依存性多聚集态结构:按熔融结晶温度从低到高,PBA依次产生β、(α+β)和α聚集态结构。β和α聚集态结构的球晶是典型的Maltese-cros(ringless)球晶,而(α+β)混合聚集态结构却是环带(ring band)球晶。β的晶胞尺寸、熔融温度、热稳定性比α的要小,但是降解速率却比α的要慢。值得注意的是,呈现环带球晶的(α+β)的降解速率却最慢。因此,PBA的生物降解性可能不仅和聚集态结构有关,也与球晶形貌密不可分。由于成核剂具有用量少、成本低、效率高、成型加工周期短等优点,本论文采用三种生物相容性好的成核剂[苯基磷酸锌(zinc phenylphosphonate, PPZn)、乳清酸(orotic acid, OA)以及三聚氰酸(cyanuric acid, CA)]来调控PBA的聚集态结构及球晶形貌从而调控其生物降解行为,实验结果如下:
  (1)成核剂大大提高了PBA的结晶温度,加快了结晶速率;减少了球晶尺寸,增加了球晶密度。这主要归功于成核剂的成核效果,能在较高的温度提供成核位点使PBA成核,并减少成核所需自由能。成核剂有利于α聚集态结构的形成,并加快了β→α的相转变速率。这主要是因为成核剂和PBA-α晶胞的晶格能相互匹配,使PBA附生在成核剂表面生长;或者在界面处能提高PBA分子链的运动性。成核剂降低了PBA-α的临界温度(Tc,e),所以在相同的恒温温度(Ta)下,较大的(Ta-Tc,e)温度差有利于加速β→α相转变过程。
  (2) PPZn降低了PBA的生物降解速率,这是由于PPZn的加入阻碍了酶分子与PBA分子链接触。另两种成核剂对PBA生物降解性的影响有待进一步研究。

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