PBS及其共聚物的合成与表征

发布时间：2017-04-24 06:04

  本文关键词：PBS及其共聚物的合成与表征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高分子材料的应用极大方便了人们的生活,但也不可避免的造成了环境污染,尤其是用在周期较短的农业,包装业及医疗产业中。因此,开发可降解的高分子材料成为一种必然。目前研究的可生物降解的聚合物中,脂肪族聚酯因其聚合物分子链中含有酯键,在自然环境或生物体内容易受到进攻而断链,进而能够发生降解,因而是目前研究的热点。其中聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是熔点较高的一种典型的半晶质的热塑性塑料,其性能优异,有很广的应用领域,因此有重要的研究价值。但是,PBS的性能难以满足各种不同的要求,所以需要通过改性来进一步扩大PBS的应用范围。本论文通过共聚和共混改性的方法,来改善PBS的性能,以满足材料进一步的要求。 首先探索了PBS合成条件,通过丁二酸与丁二醇的缩聚反应制备出不同端基和分子量的PBS。并研究分子量对PBS的热学及生物降解性能的影响。结果表明结晶度和熔融焓随分子量的增大而减小; 通过堆肥生物降解试验研究了分子量的大小对PBS的生物降解的影响,得出随降解的进行,生物降解速度加快;分子量越小的聚酯其生物降解速度越快。 为了改善PBS的热学与力学性能,通过将三种预聚物PBS、PES、PET进行缩聚合成出一种新的可生物降解的共聚物聚(丁二酸丁二醇酯-CO-丁二酸乙二醇酯-CO-对苯二甲酸乙二酯)(PBEST),并通过1H-NMR、DSC、WAXD、TGA、力学测试、生物降解试验对其组成、结构与性能进行了表征,结果表明三种预聚物在缩聚时发生了酯交换,共聚酯的结构趋向无规共聚物,其晶型和结晶度随共聚组成变化。同时因为ET的介入,从而比PBES具有更高的熔点和热稳定性。PBEST综合了PET具有高的拉伸强度及PBES具有高的断裂伸长率的特点,因而具有优异的机械性能。通过对PBEST堆肥降解测试,发现其生物降解性能主要 WP=3 受ET的含量影响。 PBS作为一种全降解、高熔点和低成本的聚酯,可用于改良其它聚酯。为了克服PCL低熔点,高价格的缺点,用SnOct2作催化剂,合成出了嵌段共聚物PBS-b-PCL。表征了PBS-b-PCL(65%mol)的结构、并研究了其热学性能。结果表明它的熔点比PCL提高,扩大了材料的使用范围。另一方面,验证了AlEt3作催化剂的效率不如SnOct2高。 将PBS和PCL以共混的方式进行改性。通过研究PBS/PCL共混体系的结晶性能,发现随PBS含量增加,PCL结晶度及熔融温度下降;而PCL不能对PBS的结晶形成影响。加入相容剂后,PBS使PCL结晶度及熔融温度下降的程度加大,PCL在一定范围内降低了PBS的结晶温度。 采用毛细管流变仪研究了PBS/PCL体系的流变性能,结果表明体系呈现高聚物特有的假塑性流动行为,具有切力变稀的特点。其中PCL含量越高,体系表观粘度对剪切速率敏感度越大。增容剂的加入没有改变体系的流动行为,但使体系表观粘度降低,尤其是在低剪切速率范围内这种变化更为显著。
【关键词】：聚丁二酸丁二醇酯 PBEST共聚物 PBS-b-PCL共聚物 PBS/PCL共混物 生物降解 热性能 结晶行为 流变性
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：O631
【目录】：

• 第一章 绪论10-25
• 1.1引言10
• 1.2生物降解聚合物的定义和分类10-11
• 1.3 生物降解聚合物的生物降解测试方法11
• 1.4 聚丁二酸丁二醇酯及其共聚物和共混物的研究进展11-22
• 1.5 本论文的主要研究内容22-25
• 1.5.1 PBS的合成与性能23
• 1.5.2 PBS共聚物的合成与表征23-24
• 1.5.2.1 三元共聚物聚(丁二酸丁二醇酯-CO-丁二酸乙二醇酯- CO-对苯二甲酸乙醇二酯)的合成与表征23
• 1.5.2.2 嵌段共聚物PBS-b-PCL的合成与表征23-24
• 1.5.3 PBS/PCL共混体系24-25
• 1.5.3.1 热性能和结晶性能24
• 1.5.3.2 流变性能研究24-25
• 第二章 聚丁二酸丁二醇酯的合成与性质25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-28
• 2.2.1 原料及试剂25
• 2.2.2 PBS的合成25-26
• 2.2.3 PBS的表征26
• 2.2.4 PBS的热学性能测试26-27
• 2.2.4.1 试样的制备26-27
• 2.2.4.2 DSC测试27
• 2.2.5 生物降解性能测试27-28
• 2.2.5.1 试样的制备27
• 2.2.5.2 测试条件及标准27-28
• 2.3 结果与讨论28-36
• 2.3.1 PBS 的合成28-30
• 2.3.1.1 加入的酸醇比例28-29
• 2.3.1.2 催化剂量对产物粘度的影响29-30
• 2.3.1.3 缩聚反应温度对产物粘度的影响30
• 2.3.1.4 放大合成PBS30
• 2.3.2 PBS 的表征30-32
• 2.3.2.1 IR 表征31-32
• 2.3.2.2 1H-NMR 表征32
• 2.3.3 PBS的热学及结晶性能测试32-35
• 2.3.4 样品的重量随时间的变化35-36
• 2.4 小结36-38
• 第三章 聚(丁二酸丁二醇酯-CO-丁二酸乙二醇酯-CO-对苯二甲酸乙二醇酯)的合成与表征38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 实验部分38-41
• 3.2.1 主要原料38-39
• 3.2.2 预聚物的合成39-40
• 3.2.2.1 PBS 的合成39
• 3.2.2.2 PES 的合成39
• 3.2.2.3 PET 的合成39-40
• 3.2.3 共聚物的合成40
• 3.2.4 表征40-41
• 3.2.5 性能测试41
• 3.2.5.1 生物降解性能41
• 3.2.5.2 力学性能41
• 3.3 结果与讨论41-53
• 3.3.1 共聚物的合成42-43
• 3.3.2 共聚酯的结构表征43-45
• 3.3.3 共聚酯的热学性能45-48
• 3.3.4 WXRD 及晶体结构48-50
• 3.3.5 生物降解试验50-52
• 3.3.6 力学测试52-53
• 3.4 小结53-54
• 第四章 其他共聚物的合成与表征54-65
• 4.1 引言54
• 4.2 实验部分54-57
• 4.2.1 原料与试剂54-55
• 4.2.2 ε- CL的纯化55
• 4.2.3 AlEt3无水甲苯溶液的配制55
• 4.2.4 SnOct2无水甲苯溶液的配制55
• 4.2.5 端羟基的PBS 的合成55
• 4.2.6 嵌段共聚物PBS-b-PCL的合成55-56
• 4.2.7 嵌段共聚物PBS-b-PCL的纯化56
• 4.2.8 表征56
• 4.2.9 无规共聚物PBS-co-PET- co-PCL 的合成与表征56-57
• 4.2.9.1 无规共聚物PBS-co-PET- co-PCL (3/6/1(mol/mol))的合成56-57
• 4.2.9.2 共聚物PBS-co-PET- co-PCL (3/6/1(mol/mol))的表征57
• 4.3 结果与讨论57-63
• 4.3.1 嵌段共聚物PBS-b-PCL的合成57-60
• 4.3.2 嵌段共聚物PBS-b-PCL的结构表征60
• 4.3.3 嵌段共聚物PBS-b-PCL的热性能表征60-62
• 4.3.4 共聚物PBS-co-PET-co-PCL的表征62-63
• 4.4 小结63-65
• 第五章 PBS/PCL共混体系的热性能和结晶性能65-75
• 5.1 引言65
• 5.2 实验部分65-66
• 5.2.1 PCL的合成65
• 5.2.2 PBS 的合成65-66
• 5.2.3 嵌段共聚物PBS-b-PCL的合成66
• 5.2.4 共混样品制备66
• 5.2.5 动态DSC分析66
• 5.3 结果与讨论66-72
• 5.3.1 PBS/PCL体系的结晶度变化66-68
• 5.3.2 PBS/PCL/相容剂体系的结晶度变化68
• 5.3.3 PBS/PCL体系的其他热性能分析68-70
• 5.3.4 PBS/PCL/相容剂体系的其他热性能分析70-72
• 5.4 PBS/PCL、PBS-b-PCL和PBS-co-PCL的热性能比较72-73
• 5.5 小结73-75
• 第六章 PBS/PCL体系的流变性能研究75-79
• 6.1 引言75
• 6.2 实验部分75-76
• 6.2.1 PBS、PCL及相容剂制备75
• 6.2.2 PBS/ PCL共混体系的制备75
• 6.2.3 毛细管流变仪分析75-76
• 6.3 结果与讨论76-78
• 6.3.1 PBS/PCL共混体系表观粘度对切变速率的依赖性76-77
• 6.3.2 PBS/PCL/ PBS-b-PCL共混体系表观粘度对切变速率的依赖性77-78
• 6.4 小结78-79
• 主要结论79-81
• 参考文献81-86
• 声 明86-87
• 致谢87

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 许新建;生物可降解脂肪族/芳香族共聚酯（PBST）纤维的制备及其性能研究[D];东华大学;2007年

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本文编号：323665