聚羟基丁酸戊酸共聚酯（phbv）的结晶行为和粘弹性研究

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1、聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的结晶行为和粘弹性研究摘要聚羟基丁酸戊酸共聚酯(P腿v)是一种生物体中提取的天然高分子聚酯，由于其良好的生物相容性和降解性能引起人们越来越广泛的关注，尤其是在生物医药领域。但PHBV材料的脆性又限制了其实际应用。本文中以PHBV的结晶行为为中心，对一系列问题展开研究。其中包括：PHBV的粘弹性，PHBV的热处理以及静电纺PHBV的结晶性。目的在于研究其结构与性能之间的关系；分析其脆性产生的原因，同时提出改善其脆性的办法；并分析在静电纺这种特殊加工方式下，PHBV的结晶结构。最终用于指导PHBV材料的加工成型以及应用。

2、随样品存放时间增长，PHBV蠕变柔量逐渐下降，平衡应力下降。原因是随着结晶度不断上升，晶相之间的无定形区受到限制，使得无定形链的活性下降，导致样品由弹性至塑性直到脆性的转变。PHBV纤维的应力随时间的增加而逐渐减小，足够长的时间后，趋于平衡，并且随着存放时间的增加，平衡应力下降。PHBV由于较低的Tg和非常慢的结晶速度，分子链及链段无法较快冻结，解取向比较容易发生，样品表现出平衡应力下降。PHBV的DMA图谱中，Q转变随频率的变化可用Arrhenius方程来描述。将对数频率对峰值温度直线拟合，由斜率计算可得PHBV的a转变自由能Ea为68．15EJ

3、。通过研究热处理对于PHBV力学性能和结晶性能的研究，发现高．i．温热处理有助于改善PHBV的脆性。这是由于在一定温度经过热处理PHBV分子链发生了重排，使得片晶厚度增加，同时晶体结构也更为紧密。由于片晶厚度的增大，使晶态一无定形态的界面减小，从而使得无定形链的限制减少，改善了材料的脆性。另一方面结晶结构的改善也提高了PHBV的强度。经过考察不同热处理温度和时间，指出在ii0℃-120℃，经1小时左右热处理的PHBV脆性显著改善，力学性能明显提高，是其热处理的最佳工艺条件，为实际应用提供了指导。采用差热分析(DSC)和广角X衍射(WAXD)来研究P

4、HBV静电纺纳米纤维的结晶过程。结果表明其晶体结构与块状PHBV晶体结构相同，且具有近似相同的结晶度。本文提出了一种增强自成核的机理来解释这种快速的晶体成型过程，即静电纺过程中产生的大量的晶核。这可能是由于静电纺纳米纤维具有非常大的比表面积，使得成核自由能下降，表面成核速率大大提高。另一方面，溶剂挥发只影响晶体生长步骤。关键词：聚羟基丁酸戊酸共聚酯，结晶，粘弹性，热处理，静电纺STUDYONTHECRYSTAI，I，IZAnONANDVISCOELASTISITYOFPOLY(3·-HYDROXYBUTYRATE-·co·-3··HYDROXYVA

5、LERATE)(PHBV)ABSTRACTPHBV,oneofPolyhydroxyalkanoates(PHA)family,hasbeenconsidered嚣biodegradableandbioeompatiblepolymerthatwillsignificantlyextendtherangeofbiomaterialapplicationsuitablefortissueengineering．However,thebrittlenessofPHBVlimitsitsapplication．Inthisstudy,basedonthe

6、crystallizationofPHBV,severalproblemsarementioned，includingtheviscoelasticity,theinfluenceofannealingtocrystalstructureandthecrystallizationofelectropunPHBV．BasedOllthesestudyofstructureandproperties，theoriginofbrittlenesswasanalyzed，whileamethodofrevolvethisproblemwasprovided

7、．Moreover,crystallizationofPHBVduringelectrospinningwasstudied．Statistictests(includingcreepandstressrelaxation)anddynamicmechanicaltestsofPHBVfiberswerestudied．Resultsshowsthatthecreepstrmnincreaseswitlltheincreaseofmeasuringtemperatureatconstantappliedstresswhilecreepratiobe

8、comes．Withthestoretimegoeson，thecomplianceandthebalancestress