聚乙醇酸(PGA)是一种生物可降解聚合物,具备优异的力学性能和阻隔性能。为减缓环境污染,研究并开发可降解聚合物产品,减少一次性使用不可降解聚合物是非常有必要的。PGA在快速冷却条件下结晶速率慢、结晶度低,这会导致产品机械性能和耐热性差。而一般的改性方法如外加成核剂既会提高生产成本,还可能会造成力学性能的损害。
本研究团队从优化PGA的加工工艺的角度出发,通过自成核方法仅调整PGA的结晶热程序来调控其结晶行为。通过调整自成核温度,PGA的非等温结晶温度从154 °C提高到197 °C,半结晶时间缩短了89.5%;PGA的晶体形貌也发生了明显变化,晶核密度明显提高,晶粒尺寸大幅降低。受晶体形貌的影响,PGA的拉伸强度从92.4 MPa提高到了103.9 MPa,断裂伸长率从4.6%提高到了13.3%,提高了189.1%,有效提高了PGA材料的强度和韧性。通过流变学方法证实了PGA自成核熔体的异质性,其来源于在一定温度范围内晶体熔融后被保留下来的局部取向结构。
以上工作和研究结果完善了PGA这一生物可降解环保新材料的结晶理论,提出了一种调控PGA材料结晶性能与机械性能的简便有效的方法,并且能够应用于PGA材料的加工工艺条件改进,也为PGA材料的应用与推广开辟了新的可能性。
相关成果以标题为“Tailoring the Crystallization Behavior and Mechanical Property of Poly(glycolic acid) by Self-nucleation”发表于期刊Chinese Journal of Polymer Science。
江南大学化学与材料工程学院硕士研究生李佳璇为该论文的第一作者,江南大学马丕明教授为该论文的通讯作者。该项成果得到了国家自然科学基金(51873082, 52073123, 52103032)和江苏省杰出青年自然科学基金(BK20200027)资助。
链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861719305351?via%3Dihub.