聚丁二酸丁二醇酯的降解性能调控

发布时间：2017-12-21 15:29

  本文关键词：聚丁二酸丁二醇酯的降解性能调控　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：近年来,由于不可降解高分子材料引起的环境污染问题越来越严重,可生物降解高分子材料作为一种环境友好型材料正逐渐进入研究者的视野,并引起人们的关注。其中聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具备较高的熔点、良好的热稳定性和综合的力学性能,使其理论研究和实际应用的价值越发显著。为了扩大PBS的应用范围,延长使用寿命和储存时间,并能在使用后不影响其降解性能,本文采用改变分子端基结构的方法对PBS进行改性,以达到控制降解速率的目的。本文以丁二酸、1,4-丁二醇为原料,采用直接熔融缩聚的方法合成出分子量不同的羟基封端PBS,通过粘度测定、红外吸收光谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H-NMR)等测试手段考察了产物结构。用差示扫描量热法(DSC)、生物降解实验等手段对其热性能和降解性能进行分析。然后从改变PBS的端基结构着手,分别以马来酸酐(MA)和环氧氯丙烷(ECH)为封端剂,同时采用在聚合过程中加入不同比例的封端剂进行封端和在双螺杆挤出机中进行密炼挤出封端两种方法对PBS进行端基改性,对改性前后产物的降解性能以及热降解过程和机理进行了研究。主要研究内容如下:(1)采用熔融缩聚的方法,合成了四种分子量不同的PBS,考察了分子量对结晶度的影响,在酶缓冲液中对不同分子量的PBS降解性能进行了研究。结果表明,PBS在酶缓冲液中表现出了良好的降解性;分子量提高后,PBS的结晶度下降,但降解性提高,说明端基含量对其降解性能影响较大。(2)通过在PBS合成反应中加入不同含量的马来酸酐和环氧氯丙烷得到封端产物PBS-MAa和PBS-ECHa,并测定了其降解性能。对比三种不同端基结构的PBS,发现其降解速率依次为:PBS-OHPBS-MAaPBS-ECHa,封端改性其降解性能效果明显,不同的封端剂对其降解性能的影响不同。(3)在双螺杆挤出机中,通过加入不同比例的MA和ECH,得到一系列封端率不同的PBS-MAb和PBS-ECHb,对比了其对降解性能的影响。测定其红外图谱、吸水率以及降解性能和降解前后的形貌对比发现,改性后的PBS的吸水率均较改性前下降;当MA的加入量为3%时,降解速率最慢,50d降解5wt%左右,当ECH的加入量为4%时,降解速率达到最低值,仅为3wt%左右,而改性前的PBS-OH在酶缓冲液中降解50d降解15wt%左右。密炼改性效果优于聚合反应封端效果。(4)用热重分析法对PBS-OH、PBS-MA和PBS-ECH的热降解过程和机理进行了研究。结果表明PBS-OH、PBS-MA和PBS-ECH的热降解温度分别是378.4℃、381.5℃、384.2℃;改性前后产物的热降解过程均为一步反应,反应级数均接近1,说明端基的改变并未改变其热降解机理。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O633.14

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本文编号：1316224