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来源于可再生资源的聚乳酸(PLA)和聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)((PHBV)是目前商业化最为成功的生物基聚酯材料。PLA和PHBV原料可以从玉米、土豆和其他农产品等可再生资源中获取,不仅具有良好的生物相容性和生物降解性等环境友好特性,其物理性能也可与许多石油基塑料相媲美,如PLA具有优异的机械性能、热塑性和高透明度和生物相容性,PHBV具有优良的耐热性能和阻隔性能等。因此,PLA和PHBV基材料有望成为石油基塑料商品理想替代品,为解决塑料污染与能源短缺做出重大贡献。然而,PLA和PHBV材料自身的性能缺陷仍然极大地阻碍其广泛应用。PLA质硬且脆,透气性不好,热变形温度太低;PHBV不仅脆性严重同时其热稳定差导致其加工温度范围较窄,难以熔融挤出加工成型。因此,如何高效低成本的改善此类材料的物理与加工性能,对于促进PLA与PHBV聚酯材料的发展至关重要。
熔融共混是制备高性能低成本可生物降解复合材料的一种有效而简单的方法,通过选择聚合物和改变共混物的组成,可以简单高效地改变共混物的物理性能。本论文通过咪唑单体与可生物质来源的氯醚橡胶(ECO)的季胺化反应,简便高效地合成了一系列含咪唑阳离子的氯醚橡胶离聚物弹性体(ECO-PF6, BF4, TFSI),并应用于PLA和PHBV的熔融共混改性。基于折光指数调控匹配的策略,将所得离聚物弹性体与PLA熔融共混,首次成功实现了高透明高韧聚乳酸/ECO离聚物弹性体共混材料制备。研究结果表明,PLA/ECO-PF6可在保证透光率高达90%的同时,获得优良的韧性,断裂伸长率和冲击强度分别高达237%和60.5kJ/m2。该类材料有望在包装等领域获得广阔的应用前景。
同时,通过熔融共混的方式,我们较为系统地研究了PHBV与ECO基离聚物弹性体共混体系的结构与性能。通过对结晶行为、热稳定性及力学性能的研究发现ECO离聚物可对PHBV加工性能和力学性能有所改善。离聚物中离子含量与阴离子种类对于PHBV/离聚物体系性能均起到重要的影响。本文的研究成果充分表明功能化离聚物弹性体是PLA与PHBV等生物基聚酯的优良改性剂,为其他离聚物改性生物基聚合物提供重要的借鉴意义和指导作用。
熔融共混是制备高性能低成本可生物降解复合材料的一种有效而简单的方法,通过选择聚合物和改变共混物的组成,可以简单高效地改变共混物的物理性能。本论文通过咪唑单体与可生物质来源的氯醚橡胶(ECO)的季胺化反应,简便高效地合成了一系列含咪唑阳离子的氯醚橡胶离聚物弹性体(ECO-PF6, BF4, TFSI),并应用于PLA和PHBV的熔融共混改性。基于折光指数调控匹配的策略,将所得离聚物弹性体与PLA熔融共混,首次成功实现了高透明高韧聚乳酸/ECO离聚物弹性体共混材料制备。研究结果表明,PLA/ECO-PF6可在保证透光率高达90%的同时,获得优良的韧性,断裂伸长率和冲击强度分别高达237%和60.5kJ/m2。该类材料有望在包装等领域获得广阔的应用前景。
同时,通过熔融共混的方式,我们较为系统地研究了PHBV与ECO基离聚物弹性体共混体系的结构与性能。通过对结晶行为、热稳定性及力学性能的研究发现ECO离聚物可对PHBV加工性能和力学性能有所改善。离聚物中离子含量与阴离子种类对于PHBV/离聚物体系性能均起到重要的影响。本文的研究成果充分表明功能化离聚物弹性体是PLA与PHBV等生物基聚酯的优良改性剂,为其他离聚物改性生物基聚合物提供重要的借鉴意义和指导作用。