PHBV扩链改性及其发泡行为研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.08.012

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (8): 73-79.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.08.012

PHBV扩链改性及其发泡行为研究

郭孝磊, 罗静云, 丁欣, 王雨辰, 聂铭罕, 宋佳洁, 张艳娥(), 胡晶

北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2022-04-01 出版日期:2022-08-26 发布日期:2022-08-22
通讯作者: 张艳娥（1980—），女，实验师，从事高分子材料研究，zhangyane@btbu.edu.cn
E-mail:zhangyane@btbu.edu.cn
基金资助:
大学生科学研究与创业行动计划（G039），国家重点研发计划(2019YFD1101205)

Study on modification and foaming behavior of PHBV through chain extension

GUO Xiaolei, LUO Jingyun, DING Xin, WANG Yuchen, NIE Minghan, SONG Jiajie, ZHANG Yan’e(), HU Jing

College of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2022-04-01 Online:2022-08-26 Published:2022-08-22
Contact: ZHANG Yan’e E-mail:zhangyane@btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以乙烯⁃甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（CE）为扩链剂与聚（3?羟基丁酸酯?co?3?羟基戊酸酯）（PHBV）进行熔融共混，制备了扩链PHBV样品，然后采用超临界CO₂（scCO₂）釜压发泡法将其在160 ℃、20 MPa下进行物理发泡，成功制备了不同PHBV泡沫。结果表明，与常压差示扫描量热法相比，采用高压差示扫描量热法测量的各组PHBV的结晶温度和熔融温度略微下降；CE的加入提高了PHBV样品的复数黏度（G'）和储能模量（η^* ）；随着CE含量的增加，PHBV发泡样品的泡孔密度和发泡倍率逐渐增加，泡孔尺寸逐渐减小。

关键词: 聚（3?羟基丁酸酯?co?3?羟基戊酸酯）, 扩链, 泡沫, 流变性能, 超临界二氧化碳

Abstract:

The chain⁃extended poly（3?hydroxybutyrate?co?3?hydroxyvalerate）（PHBV） compound were prepared through melt blending using ethylene?glycidyl methacrylate copolymer （CE） as chain extender. Then， a series of PHBV foams were prepared using a super critical CO₂ foaming method at 160 oC and 20 MPa. The results indicated that the PHBV compounds exhibited a lower crystallization temperature and a lower melting temperature measured at high pressure using differential scanning calorimetry compared to that measured at normal pressure. The introduction of CE enhanced the complex viscosity and storage modulus of PHBV compounds. The PHBV foams showed a gradual increase in cell density and volume expansion ratio but a decrease in cell size with an increase in the CE content.

Key words: poly（3?hydroxybutyrate?co?3?hydroxyvalentate）, chain expansion, foam, rheological property, super critical carbon dioxide

中图分类号:

TQ328

郭孝磊, 罗静云, 丁欣, 王雨辰, 聂铭罕, 宋佳洁, 张艳娥, 胡晶. PHBV扩链改性及其发泡行为研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(8): 73-79.

GUO Xiaolei, LUO Jingyun, DING Xin, WANG Yuchen, NIE Minghan, SONG Jiajie, ZHANG Yan’e, HU Jing. Study on modification and foaming behavior of PHBV through chain extension[J]. China Plastics, 2022, 36(8): 73-79.

图/表 9

图1 PHBV和CE的化学结构

Fig.1 Chemical structures of PHBV and CE

图2 PHBV样品的扭矩曲线

Fig.2 Torque curves of PHBV samples

图3 样品的FTIR谱图

Fig.3 FTIR spectra of the samples

图4 样品的G'?ω曲线和η* ?ω曲线

Fig.4 G'?ω and η* ?ω of the samples

图5 样品的DSC曲线

Fig.5 DSC curves of the samples

样品	T_c，r/℃	T_c，h/℃	T_m，r/℃	T_m，h/℃	ΔH_m/J·g^-1	X_c，h/%
PHBV	122.2	115.3	171.0	166.3	97.7	59.1
PHBV/CE1	118.0	111.7	170.7	167.1	88.9	57.2
PHBV/CE2	117.2	111.7	170.5	167.1	85.6	55.8
PHBV/CE3	115.9	109.2	169.3	167.1	74.3	50.1
PHBV/CE4	112.5	108.3	166.6	165.6	71.1	48.8
PHBV/CE5	112.4	106.3	166.6	164.1	70.5	47.2

表1 样品的热性能

Tab.1 Thermal properties of the samples

图6 样品的SEM照片

Fig.6 SEM images of the samples

样品	泡孔密度/×10⁷ 个·cm^-3	泡孔尺寸/μm	发泡倍率
PHBV	0.86	66.7	2.7
PHBV/CE1	1.35	65.2	3.2
PHBV/CE2	1.67	57.3	3.5
PHBV/CE3	2.75	46.7	3.8
PHBV/CE4	3.68	34.7	3.9
PHBV/CE5	5.06	32.1	4.0

表2 样品的发泡性能

Tab.2 Foaming performance of the samples

图7 样品的泡孔尺寸分布

Fig.7 Cell size distribution of the samples

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