聚丁二酸乙二酯基可降解共聚酯的合成、结晶行为和性能的研究

发布时间：2018-06-14 14:52

本文选题：生物降解高分子 + 生物基　；参考：《北京化工大学》2017年博士论文

【摘要】：聚丁二酸乙二酯(PES)是一种具有良好发展前景的生物降解聚酯,其力学性能优异,原料可从生物质资源中获取,因此逐渐受到越来越多的关注。为拓宽其应用范围,使其可以满足不同方面的需求,本学位论文通过共聚的方法对其改性,得到系列不同结构和性能的生物基PES共聚酯,并系统研究了共聚单体种类和含量对PES结晶行为和性能的影响规律。具体的研究结果如下:1.聚(丁二酸乙二酯-co-辛二酸乙二醋)(PESSub)体系通过熔融缩聚法合成了高分子量的PESSub共聚酯,并研究了辛二酸乙二酯(ESub)含量变化对PESSub性质和性能的影响规律。PESSub具有良好的力学性能,ESub含量的增加有效提高了样品的断裂伸长率,也使其杨氏模量有所下降。同PES相比,PESSub在碱性条件下的降解速率更低。在等温冷结晶过程中,PESSub和PES的结晶机理相同,样品的等温冷结晶速率随ESub含量的增加逐渐降低。此外,聚辛二酸乙二酯在所研究的温度范围内为典型的双环带球晶,并发生结晶方式Ⅲ到结晶方式Ⅱ的转变。2.聚(丁二酸乙二酯-co-癸二酸乙二酯)(PESSe)共聚体系成功制备了全生物基PESSe共聚酯,并研究了其力学性能、降解行为和结晶行为。PESSe共聚酯具有较高的热稳定性和良好的力学性能,随着癸二酸乙二酯(ESe)含量的增加,样品的断裂伸长率增加,屈服强度和杨氏模量降低。ESe含量的增加有效阻碍了 PESSe在碱性条件下的降解过程,样品降解后的表面粗糙程度也随ESe含量的增加而逐渐减小。随着ESe含量的增加,PESSe的熔点和平衡熔点逐渐下降,但是其链段运动性有了明显提升。提高ESe含量并不改变PESSe的等温熔体结晶机理,但降低了其等温熔体结晶速率。同一结晶温度下,PESSe的成核密度和球晶生长速率均随着ESe含量的增加而下降。与PES相比,PESSe的非等温冷结晶能力较差,且随着ESe含量的增加,样品结晶能力逐渐减弱。Ozawa方程可以较好地处理PES和PESSe的非等温冷结晶过程。通过对比共聚单体链长对PES基共聚酯结晶行为和降解行为的影响规律,发现PESSub共聚酯的结晶速率较快,而PESSe共聚酯的链段运动性更好。共聚单体链长的增加可以减缓PES基共聚酯在碱性条件下的降解过程。因此,改变共聚单体结构和含量可有效调节PES基共聚酯的性质和性能。3.聚(丁二酸乙二酯-co-丁二酸异山梨酯)(PEIS)共聚体系通过引入刚性单体异山梨醇,合成了全生物基的PEIS共聚酯,并研究了丁二酸异山梨酯(IS)含量对PEIS热性质、结晶行为和球晶形貌的影响规律。IS组分的引入提高了 PEIS的玻璃化转变温度,降低了其熔点和平衡熔点。PEIS和PES的晶体结构相同,样品的结晶度随IS含量的提高逐渐下降。同PES相比,PEIS的等温熔体结晶速率较低。在相同的结晶温度下,IS含量增加时,PEIS的成核密度和球晶生长速率也随之下降。另外,PEIS共聚酯和PES均发生结晶方式Ⅲ到结晶方式Ⅱ的转变,IS含量提高时,样品的结晶方式转变温度随之降低。4.含有正辛基支链的支化PES体系设计并制备了含有正辛基支链的支化PES,研究了支链的引入及其含量变化对PES热性质、结晶行为、流变行为和降解行为的影响。支链的引入不影响PES的晶体结构,只降低了其结晶度。引入支链提高了 PES的链段运动性,降低了其熔点和熔融焓。同线形PES相比,支化PES的等温熔体结晶速率和球晶速率生长速率也较低,但是支化PES和线形PES的等温熔体结晶机理相同。线形PES和支化PES均是典型的非牛顿流体,引入支链明显降低了 PES的动态复黏度、储能模量和损耗模量。此外,引入支链后明显延长了 PES在碱性环境下的使用时间。本学位论文制备了系列不同结构和性能的PES基共聚酯,这些共聚酯力学性能和降解性能良好,并可以通过共聚单体的种类和含量进行调控。本研究对PES基共聚酯结构与性能的关系有了进一步理解,可为其他生物降解聚酯的研究提供借鉴作用。
[Abstract]:A biodegradable polyester with high molecular weight was prepared by melt polycondensation , and its mechanical properties , degradation behavior and crystallization behavior were studied . A branched PES containing n - octyl branched chain was designed and prepared . The effects of branching and its content on the thermal properties , crystallization behavior , rheological behavior and degradation behavior of PES were studied .
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O633.14

【参考文献】