Morphology and properties of blends of poly(3-hydroxybutyrate) with poly(vinyl alcohol)

Abstract

The structure of extruded films based on blends of polyvinyl alcohol and poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) was studied for various compositions. The methods of DSC and X-ray analysis were used. As the phase-sensitive characteristics of the composite films, diffusion and water vapor permeability were also investigated. In addition, the tensile modulus and relative elongation-at-break were measured. Changes in the glass transition temperature of the blends and constant melting points of the components show their partial compatibility in intercrystallite regions. At the content of PHB in the composite films equal to 20–30 wt% their mechanical characteristics and water diffusion coefficients are dramatically changed. This fact, along with the analysis of the X-ray diffractograms, indicates a phase inversion in the above narrow concentration interval. The complex pattern of the kinetic curves of water vapor permeability is likely to be related to additional crystallization, which is induced in the composite films in the presence of water. Вивчено морфологію екструзійних плівок на основі сумішей полівінілового спирту (ПВС) і полі(3-гідроксибутирату) (ПГБ) при різних співвідношеннях компонентів. Для аналізу застосовано методи ДСК і рентгеноструктурного аналізу. Досліджено дифузійні характеристики (коефіцієнт дифузії та паропроникність води) і фізико-механічні властивості (модуль пружності при розтягненні і відносне подовження при розриві) як фазочутливі параметри сумішевих плівок. Показано, що зміни температур склування і топлення компонентів суміші вказують на часткову сумісність у міжкристалічних (аморфних) областях. Виявлено, що в області концентрацій ПГБ 20–30% мас. механічні характеристики і коефіцієнти дифузії різко змінюються. Експериментальні результати разом з аналізом рентгенівських дифрактограм вказують на інверсію фаз ПВС і ПГБ у приведеному вище інтервалі концентрацій ПГБ. Показано, що складний характер кінетичних кривих паропроникності у сумішах може бути пов’язаний з додатковою кристалізацією ПГБ, яка прискорюється в присутності води.