物理共混是實現(xiàn)不同的生物可降解高分子性能互補的途徑之一。比如，聚羥基丁酸酯（PHB）硬而脆，而聚丁二酸丁二酯（PBS）軟而韌，因此它們的混合物有可能兼具二者的優(yōu)點。但大部分生物可降解聚合物對是熱力學(xué)不相容的，大尺度的相分離和較差的界面粘結(jié)限制了彼此間性能的互補。這種情況下引入納米粒子作為第三組分，一方面有可能實現(xiàn)動力學(xué)增容，另一方面還能發(fā)揮納米粒子的增強效果。不過，由于兩種聚合物與納米粒子存在親和性的強弱，也由于聚合物彼此間的粘度差異，因此納米粒子往往會在某一相中擇優(yōu)分布。因此，明確納米粒子的選擇性分布對體系的相結(jié)構(gòu)和最終性能的控制至關(guān)重要。
這份工作采用來源于生物質(zhì)，且同樣可降解的淀粉納米晶（SNC）作為第三組分加入到不相容的PHB/PBS體系中，以該三元體系為模板，探究了體系的結(jié)晶行為。研究發(fā)現(xiàn)，三元體系中，PHB和PBS的結(jié)晶溫度都明顯提高（圖1），說明SNC對兩種聚合物都有異相成核作用，但PHB結(jié)晶溫度的提升具有SNC濃度的依賴性，而PBS結(jié)晶溫度的變化則與SNC的濃度無關(guān)，這說明SNC應(yīng)該分布在PHB相以及PHB/PBS相界面上，而在PBS相中則無分布。這樣的結(jié)論為TEM所證實（圖2）。因此采用簡單的熱分析方法，以結(jié)晶溫度變化為探針，即可探究三元體系中納米粒子的分布狀況。這份工作也為全生物可降解的PHB/PBS/SNC綠色復(fù)合材料的形態(tài)和性能控制提供了豐富的信息。
圖1. (a, a'''') PHB、PBS以及它們的共混物PHB/PBS (70/30)，(b, b'''') SNC濃度不同的三元體系，以及 (c, c'''') 3 wt% SNC 的兩元體系的DSC曲線。
圖2. (a) PHB-SNC3和 (b) PBS-SNC3兩元復(fù)合體系，以及 (c) PHB/PBS共混物，和 (d) 三元復(fù)合體系 BC-3 的TEM照片。
該份工作以“Selective Localization of Starch Nanocrystals in the Biodegradable Nanocomposites Probed by Crystallization Temperatures”發(fā)表于Carbohydrate Polymers期刊上，第一作者為研究生張國瑞同學(xué)，指導(dǎo)教師為吳德峰、解文媛老師，研究得到了國家自然科學(xué)基金（51573156, 51803176）的資助。
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