基于己二酸乙二醇酯的交替多嵌段共聚物的合成、表征与性能研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:binga2009
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本论文主要研究全脂肪族环状寡聚己二酸乙二醇酯及其相应聚醚酯交替多嵌段共聚物的合成及其性能。成功合成了环状寡聚己二酸乙二醇酯(COEAs),并研究了反应条件对其产率的影响,得到了最优反应条件;通过原位开环-缩合聚合法(CPROP),将聚乙二醇(PEG)大分子引发剂,Ti(n-OC4H9)4催化剂,和 COEAs进行熔融聚合,成功制备得到一系列全脂肪族的(PEA-b-PEO-b-PEA)m多嵌段共聚物,并利用定量核磁技术解析了其化学结构,研究了其结构与性能之间的关系。具体研究内容如下:  (1)在“假高稀”条件下,利用己二酰氯和乙二醇成功合成了环状寡聚己二酸乙二醇酯(COEAs),并通过控制变量研究法,得到了该反应的最优条件。通过核磁氢谱(1H NMR),时间飞行质谱(MALDI-TOF MS),热分析(TGA、DSC)等测试方法验证了COEAs的结构,并发现其主要由二聚体、三聚体和四聚体组成。  (2)通过原位开环-缩合聚合法(CPROP)成功合成了一系列不同 PEA含量和不同嵌段数目的(PEA-b-PEO-b-PEA)m多嵌段共聚物,利用凝胶渗透色谱(GPC)证明合成了多嵌段共聚物,通过定量核磁分析计算得到了多嵌段共聚物各嵌段的重复单元数、总的嵌段数目以及分子量,成功解析了其结构。反应动力学研究表明该反应符合我们提出的原位开环-缩合聚合法(CPROP)。  (3)热失重分析(TGA)发现该类多嵌段共聚物具有良好的热稳定性,5%的热分解温度为310 ℃,该温度不随分子量的变化而变化,也不随PEA在共聚物中的含量的变化而变化。示差扫描量热法(DSC)发现该类多嵌段共聚物,只表现出一个熔点,并且熔点随着 PEA含量的增加而增大。X射线衍射(XRD)表明在该类多嵌段共聚物中PEO段为无定形态,PEA段发生部分结晶,并且其结晶度随着分子量的增加而减小。机械性能研究发现PEA含量为67%的多嵌段共聚物具有较好的拉伸性能,断裂伸长率最高达到1300%,同时断裂应力接近8 MPa。降解性能研究发现该类多嵌段共聚物表现出较快的降解速率,降解速率随着相对湿度的增加而略微加快,随着PEA在共聚物中的含量的增加而下降。  (4)通过动态光散射(DLLS)和透射电子显微镜(TEM)结合研究了 PEA含量为50%的多嵌段共聚物在水溶液中的自组装行为。研究表明其自组装形成稳定的球状胶束,并且随着嵌段数目(分子量)的增加其胶束尺寸反而减小。同时当浓度≤1.0 mg·mL-1时,胶束尺寸不随浓度变化而变化,到达2.0 mg·mL-1时,形成胶束聚集体。
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