物理力学性能的研究与优化

PHB是最为典型的一类PHA聚合物，属于短链PHA，包括PHBV。除了生物降解性外，PHB的力学性能与PP非常相似，但具有比PP高的刚性，脆且轻。聚羟基丁酸酯/羟基己酸酯共聚物（PHBHHx）综合了短链PHA和中等链长PHA的性能，是一类很好的热塑性塑料。PHB、PHBV、PHBHHx等目前都是大规模生产的生物聚酯，因而得到了广泛的研究和关注（表3-2）。

表3-2 各种PHA与传统塑料的性能比较

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由表3-2看出，与PHBV和PHBHHx相比，PHB的韧性差，但其价格较低。因此，目前的研究主要集中在如何提高PHB的力学性能方面。Iwata等将非晶PHB在低于其T_g附近采用冷拉的方法得到了单向拉伸的PHB薄膜，使其具有很好的强度和韧性。由熔融结晶和溶剂脱除法制备的薄膜通常比较脆，取向复杂，而且很难重复生产。由熔融淬火的方法制备的薄膜为橡胶态，容易拉伸，而且拉伸到1000%后能够完全复原，将其拉伸后再退火，就能使其具有很好的力学性能，拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量分别可以达到237MPa、112%和1.5GPa。如果进行两步拉伸，PHB的力学性能将得到进一步的提高，拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量可以分别达到287MPa、53%和1.8GPa。在高度取向纤维的X射线衍射图中可以看到归属于α型和β型斜方晶体的衍射线，力学性能的提高不仅仅是由分子链的高度取向所引起的，也是由纤维和片晶所形成的锯齿状及网状结构共同作用的结果。单向拉伸薄膜的力学性能在室温下经历4个月之后仍旧未发生改变，表明高取向度和结晶度可以避免二次结晶的发生。上述研究结果表明，可以通过加工来改善PHB的力学性能。