氢键作用对脂肪族聚酯结晶行为的影响

发布时间：2017-09-05 04:40

  本文关键词：氢键作用对脂肪族聚酯结晶行为的影响

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【摘要】：通过氢键作用自组装制备了PBSA/PDP超分子复合物,利用FTIR与13C NMR分析发现,PBSA的羰基和PDP的羟基之间产生了分子间氢链作用,使PDP作为侧链通过氢键连接于PBSA分子链上。DSC分析表明,分子间氢键的形成阻碍了PBSA的结晶,减小了其片晶厚度：复合物中PDP分子的烷基链发生受限结晶,形成的晶相的熔点和结晶温度均较纯PDP低,并且随着PDP含量的增加而升高,归因于参与结晶的烷基链长度增加。WAXD分析表明,纯PDP和复合物中PDP分子的烷基链的晶相结构均为正交晶相(βo)。TG分析显示,复合物的热稳定性随PDP含量的增加而下降。综合以上分析,PBSA/PDP复合物具备相变材料的潜在应用价值,通过改变PDP在复合物中的含量实现较宽范围内的温度调节。系统地研究了PBSA/TDP复合物分子间氢键作用对其结晶行为、晶体结构和晶体形貌的影响。FTIR分析证实PBSA的羰基和TDP的羟基之间形成了分子间氢键,PBSA中羰基形成氢键所占比例随TDP含量的增加而上升。DSC测试显示,PBSA的结晶峰温、熔融峰温随TDP含量的增加而降低,等温结晶的t1/2增大,表明加入TDP阻碍了PBSA的结晶。PBSA的晶体生长表现为三维生长,同时存在异相成核和均相成核。基于Lauritzen-Hoffman结晶理论的分析表明,PBSA等温结晶过程中端表面自由能(σe)和折叠功(q)随TDP的添加而增大。加入TDP使PBSA的球晶形貌由紧密的球晶转变为环带球晶,并且在TDP含量为0--20 wt%范围内,环带间距随TDP的增加而减小。另外,当TDP含量增加至30 wt%时,形成的环带球晶同时表现出两种不同的环带间距,其形成机制尚待进一步研究。考察了TDP与PLLA之间的分子间氢键作用对PLLA结晶行为及晶型、片晶织构的影响。TDP通过分子间氢键连接于PLLA分子链上,以无定形分子存在于PLLA的非晶区,阻碍了PLLA的运动和结晶,使得PLLA的Tg、结晶和熔融温度下降。所有样品的结晶过程均表现为三维晶体生长,异相成核；结晶速率随TDP含量的增加而降低。基于Laurizten-Hoffman结晶理论的分析表明,PLLA等温结晶的σe和q值随TDP含量的增加而增大。SAXS分析表明,TDP的引入使PLLA的片晶之间的非晶组分增多,长周期增大。将PVPh引入PBSA/PLLA共混体系,研究了分子间氢键的形成对PBSA/PLLA共混物相容性和结晶行为的影响。FTIR分析证实了非晶态PVPh(?)PBSA和PLLA之间的氢键作用。DSC测试显示,PBSA和PLLA的相容性随PVPh的加入而提高,当PVPh添加量达到50 wt%时,共混物仅表现出单一的Tg,样品无定形部分完全相容。SEM观察到添加PVPh使共混物的形貌由典型的“海-岛”两相分离转变为均相结构,进一步证实了PBSA和PLLA相容性增强。另外,添加PVPh降低了PBSA的结晶温度,但对PLLA的结晶温度几乎没有影响。样品中PLLA的结晶过程表现为三维晶体生长,异相成核,而PBSA的结晶过程表现为二维至三维晶体生长,同时伴随着异相成核和均相成核。添加PVPh显著降低了PBSA的结晶速率,而PLLA的结晶速率则随PVPh含量的增加略有加快,但二者的晶体结构均未受影响。
【关键词】：聚丁二酸丁二醇-共-丁二酸己二醇酯 聚乳酸 结晶行为 氢键
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O633.14
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 PLLA、PBS及其共聚物的共混改性研究9-13
• 1.3 氢键在聚酯共混和超分子自组装研究中的应用13-15
• 1.4 本课题研究内容15-17
• 第二章 PBSA/PDP共混制备复合相变材料17-27
• 2.1 实验材料与仪器17
• 2.2 PBSA/PDP共混样品的制备17-18
• 2.3 PBSA/PDP共混物的测试与表征18
• 2.4 结果与讨论18-24
• 2.5 本章小结24-27
• 第三章 PBSA/TDP共混体系的氢键作用和结晶行为27-39
• 3.1 实验材料及仪器27
• 3.2 PBSA/TDP共混样品的制备27-28
• 3.3 PBSA/PDP复合物的测试与表征28
• 3.4 结果与讨论28-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 PLLA/TDP共混体系的氢键作用和结晶行为39-55
• 4.1 实验材料及仪器39
• 4.2 PLLA/TDP复合物的制备39
• 4.3 PLLA/TDP复合物的测试与表征39-40
• 4.4 结果与讨论40-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 氢键作用增容PBSA/PLLA合金55-65
• 5.1 实验材料及仪器55
• 5.2 PBSA/PVPh/PLLA共混物的制备55-56
• 5.3 PBSA/PVPh/PLLA共混物的测试与表征56
• 5.4 结果与讨论56-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-75
• 致谢75-77
• 个人简介及论文发表情况77

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本文编号：795866