生物可降解PBST/PLLA弹性纤维的制备及性能研究

作     者：郭婵婵 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴鹏飞;朱金唐

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：弹性纤维 左旋聚乳酸 制备工艺 熔融复合纺丝 弹性回复率 降解性能 

摘      要：弹性纤维具有低模量、高伸长和高回弹性的特性，具有广阔的应用前景。然而，已有弹性纤维大多不可降解，为践行“双碳战略，满足化纤可持续发展需求，研发新型生物可降解弹性纤维势在必行。本文采用均可生物降解的左旋聚乳酸（PLLA）和聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯（PBST），通过调控PBST分子链结构中“软、“硬段的含量及分布，以并列双组分复合纤维的形式，将PLLA的脆性和PBST的韧性相结合，制备了性能优异的PBST/PLLA并列复合弹性纤维，并对其弹性和降解性能等的影响机制进行了研究。 首先，系统地研究了PBST和PLLA的热性能、结晶性能、流变行为等。研究结果表明：随着对苯二甲酸（PTA）含量的增加，PBST的熔点、热焓和结晶度等均呈先降低后升高的趋势，当PTA含量为30 mol%时，均达到最小值;PTA含量为45 mol%和60 mol%的PBST与PLLA在相同温度和剪切速率下表观黏度差相对较小，更利于制备PBST/PLLA并列复合纤维。 按照PBST/PLLA的质量比50∶50进行熔融复合纺丝，制得PTA含量为45 mol%和60 mol%的PBST与PLLA的复合纤维，分别标记为PBST-45/PLLA和PBST-60/PLLA。研究结果表明：相同PTA含量下，定型温度和牵伸倍数是影响复合纤维弹性的关键因素，80℃下热定型效果较好。PBST-45/PLLA复合纤维牵伸倍数为1.25倍时达到最高弹性回复率为90.8%;PBST-60/PLLA复合纤维牵伸倍数为1.4~1.5倍，达到最高弹性回复率区间96.2%~96.3%。复合纤维降解性能的研究结果表明：PBST-45/PLLA纤维的降解性能优于PBST-60/PLLA纤维，且PLLA组分比PBST组分更易降解，降解效果更好。综上可知，PBST/PLLA复合弹性纤维的弹性性能优异，且具有可降解性能，应用前景广阔。