羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯(PHBV)是由微生物发酵合成的热塑性生物高分子聚酯,具有良好的生物可降解性、生物组织相容性和抗凝血性,在工业、农业、包装、生物医学等领域有着广泛的应用前景。它原料来源丰富,不需要复杂的聚合工艺设备,是通用树脂的替代品,因而在近年来受到国内外众多科研工作者的极大关注。由于PHBV的热稳定性较差,熔融加工窗口窄,特别是它的样品在室温存放过程中会逐渐转变为明显的脆性,这很大程度地限制了其产业化加工和应用。本课题组在多年的PHBV熔融纺丝研究中发现:PHBV熔融纺丝受原料的影响很大,即使是同批次的原料可纺性也大相径庭;纺丝过程中PHBV会发生降解,必须保证较低的熔融温度和时间,熔体的均匀性无法保证;挤出后的熔体固化很慢,卷绕时相互粘结而无法退绕;初生纤维在卷绕后很快变脆,无法牵伸;使用一步法成形设备较为复杂,且使用冷却浴,浴液一定程度上影响到纤维的后处理。鉴于上述问题,本文以干法纺丝取代了熔融纺丝,解决熔融纺丝中初生丝条发粘、无法退绕、快速变脆等问题,也一定程度上解决了原料对纺丝的影响。并通过干法纺丝纤维成形过程的研究,解释和解决熔融纺丝成形中存在的问题。用~1HNMR、GPC、DSC等测试PHBV的基本参数。实验中选择文献报道的碳酸丙二酯、乙酸、三氯甲烷等作为溶剂,比较了对PHBV的溶解性,发现三氯甲烷是PHBV溶液纺丝的最佳溶剂。研究了PHBV/三氯甲烷纺丝原液的制备方法,比较了12%、16%(w/w)等浓度溶液的流变行为,结合纺丝实验,发现16%(w/w)的可纺性较好,并通过控制纺丝工艺参数,用干法纺丝方法成功制备了PHBV初生纤维。采用纤维强伸度仪、声速法、红外二色性、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪以及溶剂残留量对PHBV初生纤维演变的整个过程做了跟踪,对纤维聚集态结构的变化做了同步测试。结果发现,PHBV初生纤维在成形后3小时内,断裂伸长能达到600%以上;但当存放时间超过3小时,室温下的断裂伸长发生较大程度的下降,直至降低至10%以下,由塑性体逐渐转变为脆性体。但实验中也发现,存放时间不超过3天的PHBV纤维,在80℃下仍可拉伸5倍以上。当存放时间超过3天,断裂伸长基本保持在3%以下,即使在80℃下也无法牵伸。声速法实验显示PHBV初生纤维的声速值随着纤维存放时间的增加而单调上升,并且在7小时内的变化较快,之后变化较为缓慢。WAXD显示,初生纤维变脆的过程中,结晶度和晶型未发生显著变化。而在存放3天后,纤维的结晶度比短时间存放有较大提高,可见结晶度不是PHBV纤维由韧性转变为脆性的最主要的因素。DSC显示纤维熔融峰无明显变化,熔融焓也基本相似。但随着存放时间的增加,结晶完善度提高。溶剂残余量对纤维演变过程无显著影响。根据各项数据,认为PHBV干法纺丝纤维脆性转变的原因,并非如以前文献中认为的是以二次结晶为主要因素,而是以非晶区硬化而造成的。初步研究了PHBV纤维的牵伸及热定型工艺。初生纤维在成形后3小时内可以较好的牵伸。通过实验比较不同温度下的牵伸实验,发现在80℃左右牵伸时牵伸丝强度较好,且牵伸时较少发生断裂。通过纤维强伸度仪测试纤维力学性能,用XRD测试纤维的取向度和结晶度,用声速法测试纤维取向度。通过不同张力条件下的热定型,得到了不同强度及断裂伸长的成品丝。用纤维强伸度仪以及DSC测试成品丝的强度及热力学性能。结果发现,80℃下拉伸5倍的初生纤维在120℃下0.7cN/dtex张力作用下的紧张热定型,被继续拉伸1.5倍,强度达到4.7cN/dtex以上,断裂伸长30%左右。在1.4cN/dtex的张力作用下热定型,纤维极易发生断裂。