扩链法合成可生物降解聚丁二酸丁二醇酯及其共聚物

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随着高分子材料的广泛应用,白色污染日益严重,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的原料来源丰富,综合性能优良,而且是一种完全可降解的高分子材料,日渐受到人们的关注和研究。目前,限制 PBS的扩大使用主要有两方面的原因:(1)采用传统方法合成所得的PBS分子量较低,无法达到加工和使用的要求。(2)PBS的结晶速率慢,结晶度高,脆性大,冲击强度差,断裂伸长率小,降解速率小。  针对以上问题,本文首先采用扩链法,以1,4-丁二酸、丁二醇为原料,HDI为扩链剂,合成了高分子量的PBS,提高了PBS的加工和使用性能;然后采用扩链法合成了PBS和PEG的共聚物,提高PBS的冲击强度、断裂伸长率及生物降解性能,扩大其使用范围。通过试管小试试验和聚合釜放大实验对扩链法合成高分子量 PBS和PBS-co-PEG共聚酯两方面进行了探讨,主要研究内容如下:  (1)采用HDI为扩链剂,探究了 HDI加入量、反应温度、反应体系压力、搅拌速率以及反应时间对扩链法合成产物的分子量及性能的影响,成功制备出粘均分子量23.1×104的PBS产物和不同PEG含量的PBS-co-PEG共聚酯,确定了合成工艺,验证了产物的结构。  (2)通过对不同分子量 PBS进行性能测试分析,发现随着分子量的增大,PBS材料的强度提高,缺口冲击强度增大,结晶度和熔点降低,热分解性能变化不大,生物降解能力下降。  (3)对不同PEG含量的PBS-co-PEG进行性能测试分析,随着PEG含量的增加,共聚酯的强度逐渐减小,断裂伸长率大大提高,当m(PBS):m(PEG)=4:3时,材料呈现出弹性体的性质,共聚物的降解性能改善。  (4)PEG柔性链段的引入,使得共聚酯的结晶度、结晶温度及熔点均逐渐降低,热稳定性也逐渐降低。PBS和PBS-co-PEG共聚酯进行等温培养,观察球晶状态发现,随着PEG链段的引入,球晶的致密程度先降低后提高,形态由纯PBS球晶的环带状逐渐变为PEG球晶的放射状。
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