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作为环境友好型的高分子材料,生物降解高分子材料吸引了人们的广泛关注。为了更有针对性地对其进行性能的调控及设计,进而拓宽其应用领域,本论文通过溶液挥发法制备了一系列生物降解高分子/笼形倍半硅氧烷(POSS)纳米复合材料,并系统研究了不同种类的POSS对不同生物降解高分子基体的结晶行为、球晶形貌、球晶生长速率、力学性能、水解性能、热稳定性等方面的影响规律。主要工作如下:1.制备了八乙烯基POSS(ovi-POSS)含量较少的聚丁二酸乙二醇酯(PES)/ovi-POSS纳米复合材料,发现结晶了的ovi-POSS在含量为2 wt%时仍可较好分散于PES基体中。Ovi-POSS促进了 PES的非等温熔体结晶和等温结晶过程,但并不影响PES基体的等温结晶机理及结晶结构。加入ovi-POSS后,PES球晶的成核密度明显提升,但球晶生长速率没有明显变化,表明ovi-POSS起到了成核剂的作用。Ovi-POSS明显提高了复合材料的杨氏模量及其在低温区域的储能模量,起到了增强填料的作用。此外,ovi-POSS并未明显影响PES基体的热稳定性。水解行为研究显示,ovi-POSS加快了样品的水解过程。2.为了研究聚乙二醇POSS(PEG-POSS)在不同分子量PES基体中的相容性和相行为,及其对PES基体的结晶行为和性能的影响,首先制备了两组低分子量PES和高分子量PES/PEG-POSS纳米复合材料。低分子量PES/PEG-POSS体系是相容体系,PEG-POSS均匀分散于低分子量PES基体中,并促进其非等温及等温结晶行为,但并不改变其等温结晶机理。PEG-POSS明显提升了低分子量PES基体的球晶生长速率,进而提升了样品的等温结晶速率,显示了较强的增塑作用。另外,PEG-POSS并未影响低分子量PES基体的结晶结构。热稳定性稍差的PEG-POSS略微降低了样品的热稳定性,但并不影响样品的热加工过程。与低分子量PES/PEG-POSS体系不同,高分子量PES与PEG-POSS为部分相容体系。PEG-POSS提升了高分子量PES的链段运动能力,从而降低了复合材料的储能模量。PEG-POSS促进了 PES的非等温熔体结晶过程,并提升其等温结晶速率。PEG-POSS明显增大了 PES基体的球晶生长速率,起到了较为显著的增塑作用。PEG-POSS在一定程度上降低了复合材料的热稳定性,但并不会影响样品的热加工过程。3.将少量开笼结构的三硅羟基异丁基POSS(tsib-POSS)加入左旋聚乳酸(PLLA)中制备了纳米复合材料,研究发现升温速率的加快能够提升复合材料的非等温冷结晶峰值温度。Tsib-POSS促进了 PLLA基体的非等温冷结晶行为,而Tobin方程比Ozawa方程更好地描述了样品的非等温冷结晶过程。此外,tsib-POSS促进了 PLLA的等温冷结晶、非等温熔体结晶及等温熔体结晶过程,但不改变其等温冷结晶及熔体结晶机理。Tsib-POSS使复合材料的成核密度大于纯PLLA,起到了成核剂的作用,但不改变PLLA基体的结晶结构。此外,tsib-POSS提升了复合材料的杨氏模量,起到了增强作用,且并未明显影响PLLA基体的热稳定性。水解行为研究发现tsib-POSS的加入促进了 PLLA的水解过程。4.为了同时提升PLLA的结晶速率和断裂伸长率,向其中加入PEG-POSS制备了纳米复合材料,发现PLLA与PEG-POSS是相容的。PEG-POSS并未明显影响PLLA的热分解机理及热稳定性,但其较短的平台区影响了复合材料的热加工性。此外,PEG-POSS促进了 PLLA的非等温冷结晶及熔体结晶行为,并促进了 PLLA的等温熔体结晶过程。加入PEG-POSS后,PLLA的成核密度略微增大,但其球晶生长速率明显提升,表明PEG-POSS主要通过提升PLLA链段运动能力来促进球晶生长,进而增大等温结晶速率。此外,PEG-POSS不改变PLLA的等温结晶机理及结晶结构。力学性能研究显示,PEG-POSS在一定程度上提升了复合材料的断裂伸长率,起到了增塑的作用,并较好地保持了纯PLLA较高的杨氏模量。本论文通过向生物降解高分子材料中引入几种不同结构和取代基的POSS来对其进行复合改性,发现POSS在不同生物降解高分子中起到了增强、增塑、成核等多种作用,并影响了复合材料的结晶行为和性能。本论文的研究结果能够为生物降解高分子/POSS纳米复合材料的性能调控和实际应用提供参考。