聚醋酸乙烯酯（PVAc）对PHB/PCL共混物理化性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.003

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (1): 14-20.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.003

聚醋酸乙烯酯（PVAc）对PHB/PCL共混物理化性能研究

陈程(), 张豪, 杨梦瑶, 陈海英(), 孙昊, 卫灵君

江南大学机械工程学院，江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡 214122

收稿日期:2023-07-23 出版日期:2024-01-26 发布日期:2024-01-22
通讯作者: 陈海英（1984-），女，硕士导师，研究方向为食品加工与过程装备技术，chenhaiying@jiangnan.edu.cn
E-mail:ccshiwo1999@163.com;chenhaiying@jiangnan.edu.cn
作者简介:陈程（1999-），女，硕士研究生，研究方向为食品加工与过程装备技术，ccshiwo1999@163.com
基金资助:
国家重点研发计划(2022YFD2100305?01);川菜发展研究中心规划项目(cc22Z01)

Effect of poly（vinyl acetate）（PVAc） on physicochemical properties of PHB/PCL blends

CHEN Cheng(), ZHANG Hao, YANG Mengyao, CHEN Haiying(), SUN Hao, WEI Lingjun

Jiangsu Key Laboratory of Advanced Food Manufacturing Equipment and Technology，School of Mechanical Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214122，China

Received:2023-07-23 Online:2024-01-26 Published:2024-01-22
Contact: CHEN Haiying E-mail:ccshiwo1999@163.com;chenhaiying@jiangnan.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

聚醋酸乙烯酯（PVAc）作为非共价键型增容剂加入到聚羟基丁酸酯（PHB）/聚己内酯（PCL）（25∶75，质量分数，下同）二元共混体系中，通过溶液浇铸法制备薄膜，探究不同含量的PVAc（1 %、3 %、5 %）对PHB/PCL共混物体系的力学性能和理化性能的影响。结果表明，PVAc含量为1 %时，薄膜的断裂伸长率和拉伸强度分别为未添加PVAc的PHB/PCL薄膜的2.50倍、1.19倍。傅里叶变换红外光谱（ATR⁃FTIR）显示，在PVAc的桥联作用下，PHB和PCL的羰基（C=O）基团和甲基（CH₃）基团之间存在分子间氢键的相互作用，羰基峰（C=O）发生移位，并且峰值降低。扫描电子显微镜（SEM）显示，PVAc的加入降低了共混体系中分散相的尺寸，分布更为均匀，共混体系的相容性有所改善。

关键词: 聚羟基丁酸酯, 聚己内酯, 聚醋酸乙烯酯, 增容剂, 共混

Abstract:

Poly（vinyl acetate）（PVAc） as a non⁃covalent compatibilizer was incorporated into a polyhydroxybutyrate （PHB）/polycaprolactone （PCL） binary blending system at a mass ratio of 25/75， and its film was prepared through solution casting. The effect of addition amounts of PVAc on the mechanical properties and physicochemical properties of the blend system was investigated. Tensile experimental results indicated that the elongation at break and tensile strength of the PHB/PCL film containing 1 wt% PVAc were 2.50 and 1.19 times higher than those of the counterpart film without PVAc， respectively. FTIR spectra showed that there was an intermolecular hydrogen bonding interaction between the carbonyl and methyl groups of PHB and PCL due to a bridging action of PVAc. This results in a shift of carbonyl absorption band along with a decrease in the peak intensity. SEM showed that the addition of PVAc reduced the size of dispersed phase in the blend system， promoting a more uniform distribution. As a result， and the compatibility of the blend system was improved.

Key words: polyhydroxybutyrate, polycaprolactone, poly（vinyl acetate）, compatibilizer, blending

中图分类号:

TQ323.4

陈程, 张豪, 杨梦瑶, 陈海英, 孙昊, 卫灵君. 聚醋酸乙烯酯（PVAc）对PHB/PCL共混物理化性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(1): 14-20.

CHEN Cheng, ZHANG Hao, YANG Mengyao, CHEN Haiying, SUN Hao, WEI Lingjun. Effect of poly（vinyl acetate）（PVAc） on physicochemical properties of PHB/PCL blends[J]. China Plastics, 2024, 38(1): 14-20.

图/表 9

图1 PVAc含量对PHB/PCL/PVAc共混物薄膜力学性能的影响

Fig.1 Effect of PVAc addition on the mechanical properties of PHB/PCL/PVAc blends

图2 PVAc含量对PHB/PCL/PVAc共混物薄膜官能团的影响

Fig.2 Effect of PVAc addition on functional groups of PHB/PCL/PVAc blends

图3 PVAc含量对PHB/PCL/PVAc共混物薄膜的XRD衍射峰的影响

Fig.3 Effect of PVAc addition on X⁃ray diffraction peaks of PHB/PCL/PVAc blends

晶面	PHB25/PCL75		PHB25/PCL75/PVAc1		PHB25/PCL75/PVAc3		PHB25/PCL75/PVAc5
晶面	2θ/（°）	d/nm	2θ/（°）	d/nm	2θ/（°）	d/nm	2θ/（°）	d/nm
X_c/%	41.99		29.52		35.29		36.65
020	14.30	0.619 4	13.54	0.654 0	13.94	0.635 3	13.83	0.640 3
110	17.78	0.4989	16.98	0.522 2	17.38	0.510 2	17.28	0.513 2
101	22.18	0.400 8	21.42	0.414 8	21.83	0.407 1	21.72	0.409 2
111	22.68	0.3921	22.18	0.400 8	22.38	0.397 3	22.28	0.399 0
130	24.35	0.3655	23.75	0.374 6	24.10	0.369 3	24.00	0.370 8
140	26.27	0.3392	25.51	0.349 2	25.81	0.345 2	25.92	0.343 7

表1 PHB/PCL/PVAc三元共混体系的d值、2θ值和Xc值

Tab.1 Parameters （d， 2θ， Xc ） of PHB/PCL/PVAc ternary blend system

图4 PVAc含量对PHB/PCL/PVAc共混物薄膜的热力学影响

Fig.4 Effect of PVAc addition on thermal properties of PHB/PCL/PVAc blends

PVAc含量/ %	降温曲线		第二次升温曲线				结晶度（X_c）/%
PVAc含量/ %	PCL的结晶温度（T_c1）/℃	PCL的结晶焓（H_c1）/J·g^-1	PCL的熔融温度（T_m1）/℃	PCL的熔融焓（H_m1）/J·g^-1	PHB的熔融温度（T_m2）/℃	PHB的熔融焓（H_m2）/J·g^-1	PCL	PHB
0	21.75	40.62	52.99	35.85	169.53	15.38	34.27	42.14
1	23.61	42.80	54.48	42.96	172.42	7.67	41.88	21.44
3	22.02	40.52	54.76	31.01	171.57	14.11	31.42	40.98
5	23.00	36.78	52.92	27.14	169.35	12.26	28.27	36.61

表2 PVAc含量对PHB/PCL/PVAc共混物DSC参数影响

Tab.2 Effect of PVAc addition on DSC parameters of PHB/PCL/PVAc blends

图5 PVAc含量对PHB/PCL/PVAc共混物薄膜的TG和DTG曲线

Fig.5 TG and DTG curves of PVAc addition on the thermogravimetric curve of PHB/PCL/PVAc blends

样品	T_{-5 %}/℃	T_{-10 %}/℃	T_{-50 %}/℃	T_maxPHB/℃	T_maxPCL/℃	R_{400 ℃}/%
PHB25/PCL75	267.17	281.17	384.88	290.5	402.83	33.33
PHB25/PCL75/PVAc1	276.17	283.67	398.50	289.0	410.33	47.96
PHB25/PCL75/PVAc3	283.17	291.17	401.00	296.0	411.83	50.00
PHB25/PCL75/PVAc5	288.5	295.33	396.33	300.67	411.67	45.30

表3 PVAc含量对PHB/PCL/PVAc共混物的热失重参数影响

Tab.3 Effect of PVAc addition on thermogravimetric parameters of PHB/PCL/PVAc blends

图6 不同PVAc含量的PHB/PCL/PVAc共混物薄膜的SEM照片

Fig.6 Effect of PVAc addition on the morphology of PHB/PCL/PVAc blends

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