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

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:beichensi
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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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