双向拉伸与成核剂诱导P34HB多尺度微观结构演变

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基本信息

  • 批准号:
    51903083
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0302.高分子材料物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Polyhydroxylalkanoates (PHA) are a group of biopolyesters pro-duced by various bacteria, and they have attracted increasing attentions due to their outstanding biocompatibility, biodegradability and thermal processibility. Among them, P34HB (poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)) is the most promising fourth-generation commercial product. Via adjusting 4HB monomer ratios, P34HB can exhibit properties ranging from semi-crystalline plastic to complete amorphous elastomer. Polymer films can be oriented by biaxial stretching, as a consequence, the changes of microstructure give the drastic change in mechanical properties as well as other performances such as high-gloss, transparency, excellent gas barrier, etc. In industrial film processing, simultaneous biaxial stretching modes are widely used. In this work, P34HB with different nucleating agents will be fabricated through a cast film process and then uniaxial and biaxial stretched on a laboratory stretcher under different temperature. The microstructures evolution during uniaxial and biaxial stretching of neat and nucleated P34HB will be investigated by FTIR, in-situ Wide angle X-ray scattering (WAXS) and small angle X-ray scattering SAXS. The deformation mechanism will be studied, which may shed new light on the relationship between process, structure and mechanical property of P34HB oriented film.
聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类由微生物合成的羟基脂肪酸组成的线性聚酯,由于其出色的生物相容性、可降解性和热加工性而备受关注。众PHA产品中,3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚酯(P34HB)最有希望成为第四代商业化产品。根据组成单体3HB与4HB 比例的不同,P34HB 具有从非常硬的高度结晶体到软的弹性体等一系列不同的材料学性质。聚合物膜在经历双向拉伸取向之后,随着微观结构的改变,机械性能、光学性能和阻隔性能等都会得到大幅度提升。在聚合物膜生产过程中,同步双向拉伸技术已经得到广泛的应用。在本工作中,以原位广角X射线衍射、小角X射线散射和红外光谱为主要研究手段,揭示加入不同成核剂的P34HB流延膜在温度、单双向拉伸外场作用下的多尺度微观结构演化机制,建立“外场-结构-性能”关系,进而指导高性能P34HB双向拉伸膜的生产。

结项摘要

双向拉伸聚酰胺6(BOPA6)薄膜广泛应用于包装领域,但常规BOPA6薄膜的阻隔性能相对于铝箔等高阻隔材料仍有一定差距,通过熔融共混引入具有高阻隔性的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH),流延成膜并进一步双向拉伸,建立PA6/EVOH薄膜热力场下的微观结构变化机制和 “外场-结构-性能”关系,进而可为高性能PA6/EVOH双向拉伸膜的生产提供理论依据。工作主要分为以下三个部分:.(1)PA6/EVOH复合材料。通过熔融共混法将EVOH与PA6基体均匀混合制备PA6/EVOH复合材料。研究发现,EVOH阻碍薄膜中PA6的γ型晶体的生成,促进α型晶体的生成,提高结晶度。PA6和EVOH之间具有较好的相容性,并且在EVOH的添加量达到15 wt%时,复合材料内部形成微观相分离结构。.(2)通过挤出流延制备PA6/EVOH(15 wt%)预制膜,而后双向拉伸。研究表明,单向拉伸促使PA6晶体的(020)晶面垂直于MD方向(MD为拉伸方向),而双向拉伸进一步促使(002)晶面平行于MD-TD平面。拉伸不仅促进PA6/EVOH薄膜结晶而且促进其晶体取向,随着拉伸比的增加,晶体的取向度增加。单向拉伸薄膜在MD的拉伸强度随着拉伸比的增加而提高,TD的拉伸强度降低,而双向拉伸薄膜的力学性能在MD和TD方向上平衡均化。此外,单向和双向拉伸均能提高薄膜的阻隔性能,且双向拉伸后的薄膜其阻隔性能更佳。.(3)制备拉伸比为3×3的PA6/EVOH双向拉伸薄膜。EVOH的引入使得,PA6/EVOH双向拉伸薄膜的阻隔性能显著增加,当EVOH的含量为35 wt%时,薄膜的阻隔性能提高超过一倍,PA6/EVOH双向拉伸薄膜的强度、模量和韧性都有所提高。由此可见,PA6/EVOH双向拉伸薄膜具备优异的力学和阻隔性能,有望作为高阻隔并具有优异综合性能的薄膜应用于包装领域。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Modification of nanofibrous scaffolds to mimic extracellular matrix in physical and chemical structuring
修饰纳米纤维支架以模拟细胞外基质的物理和化学结构
  • DOI:
    10.1002/pen.26221
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Polymer Engineering & Science
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Xin Jing;Xiangshu Hu;Peiyong Feng;Yuejun Liu;Jian Yang
  • 通讯作者:
    Jian Yang
PHB 与 PHBV 的 β 晶结构及其与力学和降解性能关系的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    高分子通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨坚;王杰;刘泓佑;杨晨;赵莹;王笃金;刘祥贵
  • 通讯作者:
    刘祥贵
Biaxially stretched polyamide 6/ethylene vinyl alcohol copolymer films with improved oxygen barrier and mechanical properties
具有改进的氧气阻隔性和机械性能的双向拉伸聚酰胺6/乙烯乙烯醇共聚物薄膜
  • DOI:
    10.1007/s00289-022-04199-x
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Polymer Bulletin
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zhuwu Yi;Yuejun Liu;Xiaochao Liu;Shuhong Fan;Jian Yang;Long Mao;Xintu Lin;Simei Peng;Wei zheng
  • 通讯作者:
    Wei zheng

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其他文献

甘蔗收获切割系统动力学仿真模型
  • DOI:
    10.13427/j.cnki.njyi.2019.09.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘银丁;杨望;杨坚;莫建霖;曾伯胜
  • 通讯作者:
    曾伯胜
木薯块根拔起力的力学模型和数学模型分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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基于概率估计的分层视频传输算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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对沉积在 {001} SrTiO3 上的 YBa2Cu3O7-x 进行 HRXRD 分析
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  • DOI:
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  • 期刊:
    科技导报
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  • 作者:
    张华;古宏伟;杨坚;屈飞;周其;刘慧州
  • 通讯作者:
    刘慧州

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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