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本论文以具有巨大应用前景的PHBV作为研究对象,针对PHBV结晶速率低,易产生二次结晶,从而严重影响其加工性能和力学性能的稳定性等方面的缺点,根据PHBV的分子结构和脆性的机理分析,试图采用添加成核剂的方法,提高PHBV的结晶速率和结晶度,从而缩短PHBV的加工成型周期,控制其聚集态结构,提高其制品的稳定性,改善材料的物理力学性能。并在此基础上,探讨PHBV异相成核结晶的机理,加深成核剂对聚合物有效成核机理的认识,更好的理解聚合物结晶过程。主要研究工作:
1.添加成核剂的量达到0.5wt%时,对苯二甲酸(TPA)对PHBV起到了显著的结晶成核作用。结晶起始温度提高了约20℃,结晶速率达到最大值所对应的温度Tp提高了30℃,结晶焓增加了15J/g,结晶速率提高了4.4倍。这些数据表明,TPA是一种对PHBV极为有效的成核剂。
2.加入成核剂TPA的PHBV表现出典型的双熔融行为,主要原因是TPA对PHBV的结晶成核作用和PHBV的熔融再结晶。低温侧的熔融峰对应着PHBV自熔体降温过程形成的结晶,高温侧的对应着PHBV升温过程中形成的结晶。
3.TPA的成核作用大大的改变了PHBV的形态结构,使PHBV的球晶尺寸明显减小,球晶数量增大。
4.TPA使PHBV晶体在(110)和(020)方向上微晶尺寸变大,晶区和非晶区的电子密度差增大。
5.添加0.5wt%的TPA后,PHBV的断裂伸长率从4%提高到10%。
6.TPA、IPA、淀粉和山梨醇对PHBV的结晶都具有很明显的成核作用,其原因可能是化学结构上都具有极性基团。
7.红外光谱研究没有能够有效的给出PHBV与TPA是否存在特殊相互作用,从而导致TPA对PHBV的结晶成核作用的证据,但是,PHBV羰基伸缩振动谱带随温度的变化却给出了TPA对PHBV的结晶成核作用始于160℃高温。