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東華大學(xué)朱美芳教授課題組:異相成核與拉伸取向協(xié)同誘導(dǎo)熔紡生物基PHBV纖維的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變
2017-07-17  來源:高分子學(xué)報

  聚羥基脂肪酸酯(PHAs)是一類完全由微生物合成的可降解脂肪族聚酯,不僅具有與傳統(tǒng)塑料—聚丙烯類似的材料性能及可熔融加工性,還具有可生物降解性,在自然環(huán)境中能夠完全被微生物降解,在纖維、包裝、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

  聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)共聚物(PHBV)是一種典型的PHAs材料,受其自身結(jié)晶速率慢、球晶尺寸大和二次結(jié)晶等因素影響,PHBV纖維容易出現(xiàn)脆性轉(zhuǎn)變、纖維強度低等現(xiàn)象。如何調(diào)控與改善PHBV結(jié)晶成為突破PHBV纖維實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。

  基于上述問題,東華大學(xué)朱美芳教授課題組選用納米硫化鎢(WS2)對PHBV優(yōu)異的異相成核活性,降低PHBV結(jié)晶成核活化能,且不影響PHBV晶體生長過程;然后基于異相成核和拉伸取向協(xié)同誘導(dǎo)纖維α晶→β晶的晶型轉(zhuǎn)變,獲得了拉伸強度高、斷裂伸長率大的熔紡PHBV纖維。該工藝方法不僅對PHAs纖維,同時對PLA等生物基纖維的晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控與力學(xué)性能改善提供了技術(shù)指導(dǎo)與借鑒。

(不同WS2添加量下PHBV/WS2纖維照片與掃描照片)

(WS2優(yōu)異的異相成核性能)

(異相成核與牽伸取向協(xié)同誘導(dǎo)纖維晶體結(jié)構(gòu)α晶→β晶轉(zhuǎn)變)

(異相成核與牽伸誘導(dǎo)對PHBV纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)的調(diào)控機理)

  這一研究工作最近發(fā)表在高分子科學(xué)領(lǐng)域期刊—《高分子學(xué)報》(DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.16366)上,陳姿曄碩士是該論文的第一作者,相恒學(xué)博士和朱美芳教授為共同通訊作者。該項工作得到長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃(T2011079,IRT1221)、國家自然科學(xué)基金(51603033)和中國博士后科學(xué)基金(2015M581498)的資助。

參考文獻

  Zi-ye Chen, Heng-xue Xiang, Ze-xu Hu, Zhang-gen Ni, Mei-fang Zhu. Enhanced Mechanical Properties of Melt-spun Bio-based PHBV Fibers:Effect of Heterogeneous Nucleation and Drawing Process. Acta Polymerica Sinica, 2017, (7): 1121 - 1129

  論文鏈接:http://www.gfzxb.org/CN/10.11777/j.issn1000-3304.2017.16366

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