EVA弹性体对PHBV的增韧改性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.003

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (12): 16-23.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.003

EVA弹性体对PHBV的增韧改性研究

黄嘉伟¹^,², 韩小龙¹^,², 吴悠¹^,², 靳玉娟¹^,²(), 郭茂林¹^,²

^1.北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048
^2.北京工商大学塑料卫生与安全质量评价技术北京市重点实验室，北京 100048

收稿日期:2022-10-04 出版日期:2022-12-26 发布日期:2022-12-20
通讯作者: 靳玉娟（1983—），女，教授，从事生物基与降解高分子材料的改性、应用及评价工作，jinyujuan@th.btbu.edu.cn
E-mail:jinyujuan@th.btbu.edu.cn

Toughening modification of PHBV with EVA elastomer

HUANG Jiawei¹^,², HAN Xiaolong¹^,², WU You¹^,², JIN Yujuan¹^,²(), GUO Maolin¹^,²

^1.School of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China
^2.Beijing Key Laboratory of Quality Evaluation Technology for Hygiene and Safety of Plastics，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2022-10-04 Online:2022-12-26 Published:2022-12-20
Contact: JIN Yujuan E-mail:jinyujuan@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用熔融共混法，通过在聚（3⁃羟基丁酸酯⁃co⁃3⁃羟基戊酸酯） PHBV中添加不同比例含量的乙烯⁃乙酸乙烯酯（EVA）弹性体，制备了一系列PHBV/EVA复合材料，并通过傅里叶红外光谱仪、转矩流变仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪、力学性能测试、热台偏光显微镜等设备，对PHBV/EVA复合材料的结构和性能进行表征。结果表明，PHBV与EVA之间的氢键作用、链缠结作用以及相似的主链结构使得二者之间的相容性和分散性较好；随着EVA含量的逐渐升高，PHBV/EVA复合材料的结晶度表现出先升高后降低的趋势；EVA添加量小于10 %（质量分数，下同）时，随着EVA含量的增加，PHBV的球晶数量逐渐增加，球晶尺寸逐渐变小；EVA的添加量为30 %时，PHBV/EVA复合材料的断裂伸长率和冲击强度增长幅度最大，与纯PHBV相比，分别增长了87.8 %和338.4 %。

关键词: 聚（3?羟基丁酸酯?co?3?羟基戊酸酯）, 乙烯?乙酸乙烯酯, 增韧, 改性

Abstract:

A series of poly（3⁃hydroxybutyrate co⁃3⁃hydroxyvalerate）（PHBV）/ ethylene vinyl acetate elastomer （EVA） blends were prepared by melt blending using EVA as an impact modifier， and their structure and properties were characterized using Fourier⁃transform infrared spectrometer， torque rheometer， differential scanning calorimeter， thermogravimetric analyzer， mechanical property test， and hot table polarizing microscope. The results indicated that the compatibility and dispersion of PHBV and EVA were enhanced through the hydrogen bonding， entanglement， and similar backbone structure between two polymers. With a gradual increase in the content of EVA， the crystallinity of PHBV/EVA blends increased at first and then tended to decrease at the EVA content less than 10 wt%. Meanwhile， the number of PHBV spherules increased but their size decreased gradually. Compared to pure PHBV， the PHBV/EVA blends with a EVA content of 30 wt % obtained an increase in elongation at break and impact strength by 87.8 % and 338.4 % respectively.

Key words: poly （3?hydroxybutyrate?co?3?hydroxyvalerate）, ethylene?vinyl acetate elastomer, toughening, modification

中图分类号:

TQ 321

黄嘉伟, 韩小龙, 吴悠, 靳玉娟, 郭茂林. EVA弹性体对PHBV的增韧改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 16-23.

HUANG Jiawei, HAN Xiaolong, WU You, JIN Yujuan, GUO Maolin. Toughening modification of PHBV with EVA elastomer[J]. China Plastics, 2022, 36(12): 16-23.

图/表 8

样品编号	PHBV/%	EVA/%
1^#	100	0
2^#	95	5
3^#	90	10
4^#	85	15
5^#	80	20
6^#	75	25
7^#	70	30

表1 PHBV/EVA复合材料的配比

Tab.1 Ratio of PHBV/EVA composites

图1 PHBV、EVA以及PHBV/EVA复合材料的FTIR谱图（a）、PHBV/EVA（20 %）的峰值反褶积和氢键分数（b）和氢键作用示意图（c）

Fig.1 FTIR analysis of PHBV，EVA and PHBV/EVA composites（a）， the hydrogen bond fraction （FH⁃CO） and peak deconvolution for the nanocomposites with 20 wt % EVA （inset）（b） and schematic diagram of hydrogen bonding （c）

图2 PHBV以及PHBV/EVA复合材料的流变性能

Fig.2 Rheological properties of PHBV and PHBV/EVA composites

图3 PHBV以及PHBV/EVA复合材料的偏光显微镜照片

Fig.3 Polarization diagram of PHBV and PHBV/EVA composites

图4 PHBV以及PHBV/EVA复合材料的力学性能

Fig.4 Mechanical properties of PHBV and PHBV/EVA composites

图5 PHBV、PHBV/ EVA复合材料的热性能曲线和黏流活化能

Fig.5 Thermal performances and Et of PHBV and PHBV/EVA composites

EVA 含量/%	T_c/℃	ΔH_c/ J·g^-1	T_m/℃	ΔH_m/ J·g^-1	X_c/%	T₀/℃
纯PHBV	106.4	71.3	172.3	80.1	54.9	281.0
5	107.1	75.6	168.1	94.4	61.4	277.5
10	107.9	87.1	168.1	109.4	67.4	286.9
15	106.4	80.5	167.7	106.7	62.1	277.6
20	107.8	85.9	168.2	108.0	59.2	290.8
25	106.7	75.9	168.0	97.4	50.0	281.3
30	105.2	64.0	167.7	80.8	38.7	287.8

表2 PHBV、PHBV/EVA复合材料的Tc、 ΔHc、 Tm、 ΔHm、 Xc和T0数据表

Tab.2 Tc，ΔHc，Tm，ΔHm， Xc and T0 of PHBV and PHBV/EVA composites

图6 PHBV和PHBV/EVA复合材料的SEM照片

Fig.6 SEM image of PHBV and PHBV/EVA composites

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