基于氢键支链化对脂肪族聚酯及合金结晶行为影响

发布时间：2020-04-17 04:21

【摘要】：本文为了改善PLA和PBSA结晶能力,以PDP作为支链,通过分子间氢键对PLA及PLA/PBSA合金、PPC/PBSA合金和PLA/PPC合金进行支链化改性,调控PLA和PBSA的结晶行为。运用FTIR、NMR、DSC、WAXD、POM和TG等表征系统地研究了 PDP分别与PLA、PLA/PBSA合金、PPC/PBSA合金及PLA/PPC合金之间的相互作用,以及研究了对其结晶行为、晶体结构、球晶形貌和热稳定性等性能影响。(1)为了改善PLA的结晶能力,用PDP作为支链对PLA进行支链化改性。结果表明:PDP作为支链通过分子间氢键与PLA相连,显著提升了 PLA的结晶能力。纯PLA没有结晶峰,随着PDP含量的添加PLA出现了明显的熔融峰,当PDP含量为25Wt%时,PLA的结晶焓约为22.75 J/g。PDP的添加对PLA的晶体结构没有影响,但使其晶面间距变大,晶体结构变得松散。当PDP含量增加至15wt%时,PLA由黑十字消光球晶变为环带球晶,并且随着PDP含量继续增加,环带球晶的尺寸也逐渐增大。结晶温度对球晶形貌也有很大影响,当PDP的含量为10 wt%时,支链PLA从100、110和115℃的黑十字消光球晶到120℃的环带球晶,再到125℃的间隔较大的环带球晶,而当温度升高到135℃时环带球晶消失。此外,虽然PDP的添加使PLA的热分解温度由318℃降至261℃,但仍能保持较高的热分解温度。(2)为了提高PLA/PBSA合金中PLA结晶能力,利用溶液共混法将PDP和PLA/PBSA合金进行共混。结果表明:PDP作为支链通过分子间氢键与PLA/PBSA合金相连。PDP的添加改善了合金中PLA的结晶能力,当PDP的含量增加到40wt%时,PLA结晶度达到19.5%。PDP的添加并不改变合金的晶体结构。PLA在120℃时球晶生长速率最快,为1.73 μm/min,PBSA的添加使PLA球晶生长速率加快达到9.10μm/min。合金中加入PDP后,PLA的球晶生长速率继续增加到29.05 μm/min。此外,加入PDP后PLA/PBSA合金由一步热失重变为两步热失重。(3)为了克服PPC/PBSA合金中PBSA结晶能力差的问题,首先研究了 PPC与PDP之间的相互作用。结果表明:PPC与PDP之间产生了分子间氢键作用,PDP分子的烷基链发生了受限结晶,形成晶相的熔点和结晶温度均比纯PDP低,并且都随着PDP含量的增加而升高,归因于PDP中参与结晶的烷基链长度增加。然后利用分子间氢键作用制备了支链PPC/PBSA合金。支链化改性使合金中PBSA的结晶能力大幅提升,结晶度由4.6%提升至51.5%。此外,PDP的添加并未改变PPC/PBSA合金的晶体结构。(4)为了提高PLA/PPC合金中PLA结晶能力,通过分子间氢键作用对PLA/PPC合金进行支链化改性。结果表明,PDP作为支链通过分子间氢键与PLA/PPC合金相连。PDP的添加使合金中PLA的结晶度由3.4%提高至34.3%。纯PLA的生长速率为2.51 μm/min,加入PPC后生长速率增加到4.84 μm/min。加入PDP后,球晶生长速率先增加后减小,当PDP含量为30 wt%时达到最大为23.88μm/min。但当PDP含量为40Wt%时,球晶生长速率减小,仅为16.61μm/min。
【图文】：

示意图,生物可降解材料,示意图

第一章绪论逡逑自２０世纪初期出现以来发展迅速，使人类的生活水平得到水泥及木材并列的四大支柱材料之一。截止２０１７年，我国吨快速增至７５１６万吨，每年以９．３８邋％的复合增长率增加，料虽然极大地方便和丰富了人们的生活，但其在使用中日益凸用后的废弃物造成了“白色污染”，已严重威胁到人类赖以生物的处理方法主要包括填埋、焚烧和回收再利用，但三种方法色环保的生物可降解聚合物应运而生，引起人们的广泛关注。逡逑

示意图,化学结构式,脂肪族聚酯

Ｃ０２和Ｈ２。等小逡逑分字逡逑图１－１生物可降解材料循环示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｒｅｃｙｃｌｅ邋ｏｆ邋ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ邋ｐｏｌｙｍｅｒ邋ｆｒｏｍ邋ｒｅｎｅｗａｂｌｅ邋ｓｏｕｒｃｅ逡逑生物可降解高分子材料依据原料的来源可分为石油基可降解高分子材料和生物基可降解高逡逑分子材料［２］。目前，，已经商品化的石油基可降解高分子材料主要包括聚丁二酸丁二醇酯（ＰＢＳ）、聚逡逑乙醇酸（ＰＧＡ）、二氧化碳可降解塑料（一般指聚碳酸亚丙酯ＰＰＣ）以及聚丁二酸丁二醇酯－ｃｏ－己二逡逑酸丁二醇酯（ＰＢＳＡ）等共聚酯。生物基可降解高分子材料主要包括聚乳酸（ＰＬＡ、ＰＤＬＡ、ＰＤＬＬＡ）、逡逑淀粉塑料和聚羟基脂肪酸酯（ＰＨＡ）等。这些脂肪族聚酯均具有出色的生物可降解性以及生产能耗逡逑相对于传统高分子材料低的优点［３］，从而引起了研宄者的广泛关注。此外，它们也各有优点，如逡逑由可再生资源为原料合成的脂肪族聚酯－聚乳酸（ＰＬＡ）具有良好的生物相容性、耐热性和生物可降逡逑解性［４］；由二氧化碳和环氧丙烷聚合而成的一种新型的脂肪族聚酯－聚碳酸亚丙酯（ＰＰＣ）也具有良逡逑好的生物相容性，同时还具有抗冲击韧性、透明性和无毒性等优点［５］；聚丁二酸丁二醇酯0ＰＢＳ）逡逑及其共聚物聚丁二酸丁二醇酯－ｃｏ－己二酸丁二醇酯（ＰＢＳＡ）也属于脂肪族聚酯，具有良好的生物相逡逑－１－逡逑
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317

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