高机械性能可生物降解PLA/PHBV熔喷纳米纤维材料的规模化制备

刘高慧 ,  管杰 ,  王先锋 ,  俞建勇 ,  丁彬

工程（英文） ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (8) : 244 -252.

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工程（英文） ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (8) : 244 -252. DOI: 10.1016/j.eng.2023.02.021
研究论文

高机械性能可生物降解PLA/PHBV熔喷纳米纤维材料的规模化制备

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Large-Scale Preparation of Mechanically High-Performance and Biodegradable PLA/PHBV Melt-Blown Nonwovens with Nanofibers

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摘要

可生物降解聚乳酸（PLA）熔喷纤维材料是替代现有不可降解聚丙烯熔喷纤维材料的理想选择。然而，制备具有足够力学性能的PLA熔喷纤维材料仍是一项极具挑战性的任务。本文报道了一种规模化制备高强度、高韧性、可生物降解PLA/聚（3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯）（PHBV）熔喷纤维材料的简单方法。在此过程中，在PLA中加入少量的PHBV即可提高材料的结晶速率和结晶度。此外，当PHBV含量从0增加到7.5 wt%时，PLA/PHBV熔喷纤维的直径明显减小（纳米纤维的比例从7.7%增加到42.9%）。所得PLA/PHBV（5 wt% PHBV）熔喷纤维材料表现出较高的力学性能，其拉伸应力、伸长率和韧性分别达到2.5 MPa、45%和1.0 MJ∙m-3。更重要的是，PLA/PHBV熔喷纤维材料在土壤中埋藏4个月后可以完全降解为二氧化碳和水，对环境友好。此外，本文提出了熔喷纤维材料的一般拉伸破坏模型，为进一步提高非织造材料的力学性能提供了理论依据。

Abstract

Biodegradable polylactic acid (PLA) melt-blown nonwovens are attractive candidates to replace nondegradable polypropylene melt-blown nonwovens. However, it is still an extremely challenging task to prepare PLA melt-blown nonwovens with sufficient mechanical properties for practical application. Herein, we report a simple strategy for the large-scale preparation of biodegradable PLA/poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) melt-blown nonwovens with high strength and excellent toughness. In this process, a small amount of PHBV is added to PLA to improve the latter’s crystallization rate and crystallinity. In addition, when the PHBV content increases from 0 to 7.5 w t %, the diameters of the PLA/PHBV melt-blown fibers decrease significantly (with the proportion of nanofibers increasing from 7.7% to 42.9%). The resultant PLA/PHBV (5 wt% PHBV) melt-blown nonwovens exhibit the highest mechanical properties. The tensile stress, elongation, and toughness of PLA/PHBV (5 wt%PHBV) melt-blown nonwovens reach 2.5 MPa, 45 %, and 1.0 M J ⋅ m - 3, respectively. More importantly, PLA/PHBV melt-blown nonwovens can be completely degraded into carbon dioxide and water after four months in the soil, making them environmentally friendly. A general tensile-failure model of melt-blown nonwovens is proposed in this study, which may shed light on mechanical performance enhancement for nonwovens.

关键词

聚乳酸 / 聚（3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯） / 熔喷 / 可生物降解 / 强度 / 韧性

Key words

PLA / PHBV / Melt-blown / Biodegradable / Strength / Toughness

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刘高慧,管杰,王先锋,俞建勇,丁彬. 高机械性能可生物降解PLA/PHBV熔喷纳米纤维材料的规模化制备[J]. 工程（英文）, 2024, 39(8): 244-252 DOI:10.1016/j.eng.2023.02.021

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1 引言

石化塑料[聚丙烯（PP）、聚乙烯、聚苯乙烯等]因其轻质、易加工、耐腐蚀等优点，广泛应用于汽车[1]、航空[2]、电子[3]、建材[4]、农业[5]等领域。然而，回收利用废旧塑料技术上存在困难，而且经济上不合算。研究表明，到2025年将有110亿吨塑料被直接弃至自然环境[6‒7]。不幸的是，石化塑料由于具有较强的共价键（如C—C键），其自然降解性通常很差[8]。不完全分解产物即微塑料（直径小于5 mm的塑料碎片或颗粒），在土壤中不断积累，造成长期且严重的环境污染[9‒11]。

近年来，生物降解材料作为传统不可降解塑料的替代品应运而生[12‒14]。与不可降解的石油基塑料相比，生物降解材料不仅可以节约石油，还可以有效减少温室气体的排放，已成为新的研究热点[15‒17]。熔喷纤维材料广泛应用于医疗保健、汽车工业、过滤材料、环境保护等各个领域[18‒20]。然而，常用的熔喷纤维材料大多由不可降解的PP制成[19,21]。目前，聚乳酸（PLA）凭借其独特的可生物降解性与使用耐久性的平衡，广泛应用于医疗、制药、农业、包装、服装等领域[22‒27]。然而，PLA熔喷纤维材料通常具有强度低、韧性差的缺点。为了提高PLA的力学性能，研究者在PLA中加入了聚己二酸丁二酯[28]、聚乙二醇[29]、聚丁二酸丁二酯[30]、聚ε-己内酯[31]、尼龙-11 [32]等可降解聚合物。然而，大多数报道的材料在强度和伸长率方面仍然存在不足。研究[33‒35]表明，在PLA中加入聚（3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯）（PHBV）可以改善PLA的力学性能，且PLA/PHBV共混物是完全可生物降解的。上述研究[33‒35]表明，PHBV的加入可以有效提高PLA的结晶度，但相容性差限制了共混物力学性能的进一步提高。为了解决这一问题，聚乙二醇[36]和乙酸锌[37]被用来改善PLA与PHBV的相容性。此外，Liu等[38]对PLA/PHBV纤维的研究表明，减少PHBV的用量有利于PLA的结晶成核，提高结晶速率。以上关于PLA/PHBV力学增强的报道主要集中在复合材料方面，制备具有足够力学性能的可生物降解PLA/PHBV熔喷纤维材料仍然极具挑战性。

本文提出了一种规模化制备具有高强度和优异韧性特征的可生物降解PLA/PHBV熔喷纤维材料[图1（a）]。首先，淀粉（通过玉米的光合作用合成）作为初始原料，利用发酵工程制备成完全可再生的PLA和PHBV，然后经过共混和熔喷技术制备出PLA/PHBV熔喷纤维材料[图1（b）]。值得一提的是，PLA/PHBV熔喷纤维材料制备简单，可以规模化制备[图1（c）和（d）]。拉伸试验表明，PLA/PHBV（5 wt% PHBV）熔喷纤维材料的强度达到2.5 MPa，伸长率达到45%。此外，可生物降解的熔喷纤维材料可以制备成外科口罩和面膜[图1（e）]，以满足应用要求（附录A中图S1和图S2）。更重要的是，熔喷纤维材料在使用寿命结束时是可生物降解的，分解产物（二氧化碳和水）可以被自然界中的植物再利用，形成材料生命周期的闭环。本文对PLA/PHBV熔喷纤维材料的拉伸过程进行了表征和分析。我们还描述了熔喷纤维材料的一般拉伸破坏模型，这有助于提高非织造材料的力学性能。

2 材料与方法

2.1 材料

PLA [Ingeo生物聚合物，熔体流动速率（MFR）= 2 g∙min-1]由Nature Works LLC.（美国）提供。PHBV（Enmat Y1000）由宁波天安生物材料有限公司（中国）提供。本实验室制备了PP熔喷纤维材料（30 g∙m-2）。高效微生物堆肥菌（EM）由山东君德生物科技有限公司提供。

2.2 PLA/PHBV熔喷纤维材料的制备

首先，将聚乳酸和PHBV在80 ℃的真空鼓式干燥箱（JM-500ZGX；上海金玛电光技术研究所，中国）中烘干12 h以去除水分。然后，分别将PHBV母粒以质量分数0、2.5%、5.0%和7.5%的比例与PLA母粒均匀混合。最后，采用熔喷设备（FCN-2；淄博市临淄方辰母料厂，中国）制造样品，如图1（b）所示。熔喷参数见附录A中表S1和表S2。

2.3 力学拉伸试验

采用多功能织物强力试验机（YG026G-III，温州方圆仪表有限公司，中国）测试了PLA/PHBV熔喷纤维材料的拉伸性能，以100 mm∙min-1的拉伸速率有效拉伸尺寸为5 cm × 20 cm的试样至断裂。每个力学拉伸试验重复5次。值得注意的是，此时只能得到断裂强度，PLA/PHBV熔喷纤维材料的应力计算公式：应力= F/(l × d)，其中F、l、d分别为试样的断裂强度、宽度和厚度。样品信息如附录A中表S3所示。

2.4 降解试验

为了研究熔喷纤维材料的室外生物降解性，将PP、PLA和PLA/PHBV（5.0 wt% PHBV）熔喷纤维材料裁剪成10 cm × 10 cm的大小。然后将其一起埋在10 cm深的土壤中。为了加速生物降解，我们在土壤中添加了10%的EM。样品每月取出一次进行清洗和干燥，并表征其形态和结构变化。

2.5 表征

采用VEGA III扫描电镜（SEM, TESCAN Ltd.，捷克）对其微观结构进行了表征；采用Acrobat Reader软件（Adobe Acrobat Pro DC 2020, Adobe Systems Inc.，美国）对熔喷纤维材料的纤维直径进行了随机测量与统计；采用CFP-1100AI毛细管孔径分析仪（Porous Materids Inc.，美国）研究孔径分布，孔隙率的计算公式为孔隙率= (1 － M/ρV) × 100%，其中M和V分别为PLA/PHBV纤维的重量和体积，ρ为PLA/PHBV纤维的密度；PLA、PHBV和PLA/PHBV（5.0 wt% PHBV）的傅里叶变换红外光谱（FTIR）通过Nicolet iS10傅里叶变换红外光谱仪（Thermo Fisher Scientific Inc.，美国）进行表征；利用ImageJ（美国国立卫生研究院）分析纤维取向分布；通过X射线衍射（XRD; XRD-600, Bruker，德国）测定晶体结构；保湿性能测试：将湿面膜置于温度为25 ℃、相对湿度为65%的恒定环境中120 min，每10 min测一次重量。吸水率计算公式如下：吸水率= (M w - M e)/M e，其中M w和M e分别为湿面膜和蒸发面膜的重量；使用TSI 8130A自动过滤测试仪（TSI Inc.，美国）测试了电晕驻极前后口罩的过滤性能；氯化钠（NaCl；国药化学试剂有限公司直径为0.2~0.4 μm）气溶胶的流速分别为32 L·min-1和85 L·min-1。

3 结果与讨论

3.1 PLA/PHBV熔喷纤维材料的形态和结构

本文制备了不同含量PHBV（0、2.5 wt%、5.0 wt%和7.5 wt%）的PLA/PHBV熔喷纤维材料，并对PLA/PHBV熔喷纤维材料的形态和结构进行了研究。图2（a）~（d）显示了不同含量PHBV的熔喷纤维材料的表面形貌。SEM图像表明，熔喷纤维材料由纤维随机堆叠而成，具有蓬松性和多孔性。图2（e）~（h）描述了纤维直径分布。当PHBV含量从0增加到7.5%时，平均直径从3.7 μm显著减小到2.3 μm。在PHBV为2.5 wt%、5.0 wt%和7.5 wt%时，直径大于5 μm的纤维所占比例分别从0 PHBV时的26.4%下降到20.8%、18.2%和8.3%。随着PHBV浓度的增加，纤维直径减小，分布变宽。引人注目的是，当PHBV浓度从0增加到7.5 wt%时，纳米纤维的比例几乎增加了5倍（从7.7%增加到42.9%）。图2（g）~（h）中的插图显示了纳米纤维的直径分布直方图。最细的纤维直径只有100~500 nm，占15%，我们将这一结果归因于PHBV的存在降低了纺丝的稳定性。由于PLA和PHBV的流动性差异，高温高速气流会降低PLA/PHBV熔体射流的稳定性。因此，熔喷纤维材料的平均纤维直径减小，尽管有些纤维没有充分拉伸而增加了直径，而其他纤维由于过度拉伸而变细成纳米纤维。与微米纤维相比，纳米纤维具有更大的分子链取向，从而具有更高的强度。因此，将熔喷纤维材料的纤维直径（即平均直径和分布）减小到纳米尺度将显著影响其力学性能[39,40]。

为了进一步探究纤维堆积结构对PLA/PHBV熔喷纤维材料力学性能的影响，我们表征了另外两个关键因素——孔径分布和孔隙率。如图2（i）所示，PLA/PHBV熔喷纤维材料的孔径在5~50 μm之间。此外，随着PHBV含量的增加，孔隙率先减小后增大。此外，与纯PLA相比，当PHBV浓度增加到5 wt%时，PLA/PHBV的孔径从19 μm减小到15 μm。同时，PLA/PHBV熔喷纤维材料变得越来越蓬松，孔隙率从0 PHBV时的82.66%分别增加到2.5 wt%、5.0 wt%和7.5 wt% PHBV时的82.93%、83.64%和85.10% [图2（j）]，孔径和孔隙率与纤维直径呈较强的负相关[18,20]。显然，随着纤维直径的减小，孔隙尺寸明显减小。然而，随着纳米纤维比例的增加，熔喷纤维材料的孔隙率增加，这可能是因为纳米纤维的比例在数量上增加而在体积上减少。因此，由于粗纤维的支撑，熔喷纤维材料显得更加蓬松。

为了探究PHBV的加入对熔喷纤维材料力学性能的影响，我们对样品的化学结构和结晶结构进行了表征。FTIR光谱如图2（k）所示，PLA的FTIR光谱在1747 cm-1处存在C=O伸缩振动模式，在1178 cm-1处存在C—O—C伸缩振动模式，α-CH3在756 cm-1处存在摆动吸收。PHBV的FTIR特征峰如下：1708 cm-1，C=O伸缩振动模式；1248 cm-1和1267 cm-1，C—O—C伸缩振动模式；在PLA/PHBV的FT-IR光谱中，1749 cm-1和1716 cm-1对应于C=O伸缩模式，1182 cm-1对应于C—O—C伸缩模式，756 cm-1对应于α-CH3 [41]。PLA/PHBV的FTIR光谱中没有出现新的吸收峰，只有吸收峰的强度变化和轻微的特征峰偏移，说明PLA与PHBV之间未发生化学反应。图2（1）为PLA/PHBV熔喷纤维材料的XRD谱图，可以看出随着PHBV含量的增加，材料结晶峰增强。PLA通常具有α'晶（2θ = 16.40°）和α晶（2θ = 16.70°）两种晶型[42]。随着PHBV含量的增加，X射线衍射峰从0 PHBV时的16.56°位移到2.5 wt%、5.0 wt%和7.5 wt% PHBV时的16.67°、16.75°和16.81°。结果表明，PLA/PHBV熔喷纤维材料同时含有α′晶和α晶。PHBV的加入增加了PLA中α晶的比例，PLA大分子链变得更加有序，链间的范德华力变得更强。考虑到α′晶的形成温度小于100 ℃，而较为稳定的α晶的形成温度为100~120 ℃，α晶的增加主要是由于结晶速率的加快。

3.2 PLA/PHBV熔喷纤维材料的力学性能

研究表明，熔喷纤维材料的纤维较细，力学性能较差[43,44]。此外，PLA的结晶速度慢，导致PLA熔喷纤维材料强度和韧性较差，限制了其应用性能。为了进一步探究PHBV的添加对PLA熔喷纤维材料力学性能的影响，我们对PLA熔喷纤维材料的拉伸力学性能进行了测试。如图3（a）所示，添加适量的PHBV可以改善强度和应变，而添加过量的PHBV则会降低材料的强度和应变。为了揭示PHBV的加入对熔喷纤维材料的影响，我们观察了PLA/PHBV复合材料中的PHBV相（附录A中图S3），当PHBV添加量为5 wt%时，PHBV以小颗粒的形式均匀分散在PLA中，聚乳酸的力学性能受益于PHBV的存在。然而，过量PHBV（7.5 wt%）以大颗粒的形式分散在PLA中，由于PLA与PHBV热力学不相容，随着PHBV含量的增加，PHBV倾向于与PLA相分离，导致PLA/PHBV熔喷纤维的力学性能下降。

此外，当PHBV添加量达到7.5 wt%时，一部分纤维变细，另一部分纤维变粗，导致纤维直径变异系数增大[图2（e）~（h）]。熔喷纤维材料在拉伸过程中，纤维力学性能变异系数的增大导致纤维在不同时间断裂。综上所示，PHBV含量为7.5 wt%时，单纤维力学性能降低，纤维力学性能变异系数增大，导致熔喷纤维材料力学性能下降。

PLA/PHBV熔喷纤维材料的杨氏模量和韧性如图3（b）所示，当PHBV含量从0增加到5 wt%时，材料的杨氏模量略有增加，这主要是因为少量PHBV的存在促进了PLA的异相成核结晶，提高了材料的结晶度（附录A中表S3）。当PHBV浓度从5 wt%增加到7.5 wt%时，熔喷纤维材料的杨氏模量从105.0 MPa急剧下降到55.6 MPa。这可能是由于过量PHBV的存在降低了熔喷过程的稳定性，从而导致熔喷纤维拉伸不充分。当PHBV含量为5 wt%时，熔喷纤维材料的韧性达到1.0 MJ∙m-3，约是纯PLA熔喷纤维材料的1.9倍，我们将这一结果归因于强度（2.5 MPa）和伸长率（45%）的同步改善。PLA/PHBV熔喷纤维材料的拉伸性能与其他研究的对比如图3（c）所示[45‒51]。

从图3（a）可以看出，熔喷纤维材料的拉伸应力-应变曲线可分为三个阶段：①Hookean弹性区；②应变区；③断裂区。为了深入探究熔喷纤维材料在三个不同阶段的力学性能，我们记录了PHBV含量为5 wt%时PLA基熔喷纤维材料的拉伸过程（附录A中补充视频），图3（d）为不同应变时的拉伸照片。附录A中图S4和图3（e）~（g）分别描述了应变为0、2.5%、22.5%和45%时纤维的取向分布。本文中，在Hookean弹性区（应变≤ 2.5%），熔喷纤维材料的形态几乎没有变化，并且熔喷纤维材料中的纤维具有各向异性，这说明纤维的分布状态没有明显变化。与之相反，熔喷纤维材料的应力由于弯曲纤维的伸直而迅速增加。在应变区（2.5% <应变< 45%），熔喷纤维材料在拉伸作用下出现颈缩现象，熔喷纤维材料中的纤维沿拉伸方向逐渐取向。这意味着熔喷纤维材料应力的增加是由于纤维取向引起的，而应变的快速增加与纤维滑移有关。在断裂区（应变≥ 45%），熔喷纤维材料不能承受应力而断裂，短时间内强度为零。综上所述，随着伸长率的增加，纤维方向逐渐趋向于与拉伸方向（90°和-90°）一致。纤维的不断取向意味着纤维之间的相互滑移，而纤维的取向和滑移是熔喷纤维材料应变显著增加的原因。此外，纤维取向越接近拉伸方向，微观上纤维强度在材料拉伸方向上的贡献就越多，从而导致材料强度提高。根据我们的研究结果，熔喷纤维材料应变受纤维取向调整的影响比应力更显著。

图3（h）从微观结构上描述了拉伸试验时PLA/PHBV熔喷纤维材料的拉伸断裂过程。熔喷纤维材料的最小单位可等效为纤维1、纤维2、纤维3搭接形成的三角形，当熔喷纤维材料被拉伸时纤维之间只有沿着拉伸方向相互滑动和取向两种运动。对纤维1和纤维2进行简单分析可知，纤维1主要受纤维2与纤维1之间的拉力（F d）和摩擦力（F f）的影响。F d使纤维有滑动的倾向，而F f使纤维保持其原始状态。在初始的Hookean弹性区（F d ≤ F f），纤维被F d拉直且沿着拉伸方向取向，但纤维之间没有出现滑移，在应变区，F d变化不明显，熔喷纤维材料的收缩使F f迅速增加。当纤维间F d大于F f时，纤维沿拉伸方向滑动到F f更大的新位置。同时，由于熔喷纤维材料的不断收缩，F f增大。F d增加以适应较大的F f，纤维滑动和取向运动的交替出现导致熔喷纤维材料的应力与应变逐渐提高，但应变迅速提高，应力缓慢提高，这与胡克弹性区的应力与应变变化趋势截然不同。值得指出的是，尽管F f一直在增加，但在应变区F f小于或等于F b（单纤维断裂强力）。断裂区时F f大于F b，纤维被逐根拉断，多根纤维的断裂最终导致熔喷纤维材料断裂。结果表明，PHBV可提高PLA/PHBV单纤维的力学性能。少量PHBV均匀分散在纤维中，呈两相体系。一方面，PHBV（成核剂）提高了结晶度[图2（l）]。结果表明，PLA大分子链的排列更加有序，分子链之间的范德华力增强。另一方面，当纤维被拉伸变细时，PLA和PHBV的分子链被拉伸，PLA和PHBV两相之间的范德华力增强（附录A中图S3）。当PLA分子链断裂时，PHBV分子链阻止裂纹扩展，从而增强单根纤维[37]。此外，当单根纤维的强度增加时，熔喷纤维滑动和取向运动更充分才能促使纤维断裂。因此，单纤维的增强不仅提高了熔喷纤维材料的强度，而且改善了其伸长率。

3.3 PLA/PHBV熔喷纤维材料的生物降解性能

理想的可生物降解材料应在使用期间保持良好的力学性能，并在使用寿命结束时迅速降解，以减少对环境的破坏。作为对比，我们将PP、PLA和PLA/PHBV熔喷纤维材料分别埋于相同的土壤环境中进行自然降解实验。从实物照片可以看出，PLA和PLA/PHBV熔喷纤维材料在土壤中埋藏2个月后破裂[图4（a）]。我们将这一结果归因于PLA和PHBV中的C—O—C键水解断裂[14,52]。然后，土壤中存在的微生物（如细菌和真菌）通过分泌酶攻击和消化PLA和PHBV大分子。最后，PLA和PLA/PHBV熔喷纤维材料在掩埋4个月后被完全降解。为了证明土壤微生物对熔喷纤维材料降解的重要作用，我们将熔喷纤维材料浸泡在纯水中进行比较，4个月后PLA和PLA/PHBV熔喷纤维材料的形貌没有明显变化（附录A中图S5），相比之下PP熔喷纤维材料在两种情况下都没有变化，这表明不可生物降解塑料将在很长一段时间内持续影响环境。

图4（b）给出了熔喷纤维材料降解过程中的重量变化。PLA和PLA/PHBV熔喷纤维材料的重量迅速下降，而PP的重量保持不变。此外，PLA/PHBV的失重速度比PLA快。熔喷纤维材料在2个月时的SEM图像显示，PP熔喷纤维材料的纤维变化不明显，而PLA和PHBV熔喷纤维材料的纤维出现大量裂纹甚至断裂。从宏观上看，PLA和PHBV熔喷纤维材料被降解，力学性能迅速下降[图4（c）~（e）]。图4（f）描述了PLA/PHBV熔喷纤维材料的两步降解过程。首先，水分子渗透进入纤维的无定形区，PLA和PHBV中的部分酯基被水解。微观上，具有长分子链的PLA和PHBV断裂成短分子链，宏观上则表现出纤维断裂和熔喷纤维材料断裂。随后，短分子链的PLA和PHBV被微生物完全降解。与PLA复合材料相比，PLA和PLA/PHBV熔喷纤维材料中的纤维直径更小（0~5 μm），孔隙率更高（83~85%）。超高的比表面积使熔喷纤维材料能够以最快的速度被水解并完全降解。PLA和PLA/PHBV熔喷纤维材料在使用过程中具有优异的力学性能，但它们很容易被土壤中的水和微生物降解。与不可降解材料相比，这种力学性能和生物降解性能之间的良好平衡是极为有利的。

4 结论

本研究报道了一种简单的策略来规模化制备具有高强度和优异韧性的可生物降解PLA/PHBV熔喷纤维材料。无需额外处理，将干燥的PLA和PHBV一起添加到熔喷机中，在螺杆挤出机中完全熔化；高温熔体在高温高速气流场中迅速拉伸成纤维；最后，在气流的作用下，未完全冷却的纤维黏合成PLA/PHBV熔喷纤维材料。值得一提的是，少量PHBV的加入提高了熔喷纤维材料的结晶速率和结晶度。当PHBV浓度从0增加到7.5 wt%时，纳米纤维的比例从7.7%增加到42.9%。适当添加PHBV（5 wt%），PLA/PHBV熔喷纤维材料的应力增强（2.5 MPa，提高了18%），伸长率提高（45%，提高了65%），韧性优异（1.0 MJ∙m-3，提高了90%）。然而，PHBV含量过高（7.5 wt%）增加了熔喷纤维直径和力学性能的变异系数，导致材料的力学性能迅速下降。基于拉伸曲线和拉伸过程，本文建立了PLA/PHBV熔喷纤维材料的拉伸破坏模型。此外，力学性能优异的PLA/PHBV熔喷纤维材料环境友好，在土壤中放置4个月后可完全降解为二氧化碳和水。可生物降解PLA/PHBV熔喷纤维材料可以取代现有的PP熔喷纤维材料，在医疗、过滤、环保等领域具有良好的应用前景。

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