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石油基高分子材料所导致的能源和环境问题已引起社会的广泛关注。生物基聚酯材料的开发应用是解决这一难题的主要途径。聚对苯二甲酸丁二醇酯(Poly butylene terephthalate,简称 PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(Poly trimethylene terephthalate,简称PTT)作为新一代生物基聚酯材料,具有优良的力学性能和加工性能,极具应用前景。其中,PBT发展较为迅速,已在日常生活中占据了越来越重要的地位,其需求量正逐年上升;同时,随着1,3-丙二醇(1,3-Propandiol,简称PDO)绿色合成工艺的发展和改进,生物基聚酯PTT的合成研究也越来越得到重视。目前工艺中合成PBT、PTT所用催化剂为金属催化剂,如三氧化二锑Sb2O3、四丁氧基钛(Tetrabutyl titanate,简称TBOT)等,且用量大,不可避免造成一系列环境问题,因此,研发绿色环保高效催化剂合成PBT、PTT在工业化发展和生态环境保护方面均具有重要意义。另外,柔韧性欠佳限制了 PBT、PTT的应用领域。聚(对苯二甲酸-共-癸二酸丁二醇酯)(Poly(butylene terephthalate-co-butylene sebacate),简称 PBTS)在 PBT 的基础上引入长碳链脂肪酸单元,在增强材料柔韧性的同时,也会使材料的降解性能得到改善,研发此类材料具有重要的实用价值和环保意义。本论文主要研究结果如下:(1)本文以有机胍复合催化体系为催化剂,以对苯二甲酸(Terephthalic acid,简称 TA)、1,4-丁二醇(1,4-Butylenen glycol,简称 BDO)为共聚单体熔融法合成了高分子量(Mw=7.85×104Da)、窄分子量分布(PDI=1.58)、色泽雪白的PBT。探究了工艺条件对合成PBT过程中副产物四氢呋喃(THF)生成率的影响,结果表明,采用有机胍复合催化体系,在酯化温度为210℃、酸醇比为1.0:1.3时,副产物THF生成率仅为4.52%,低于目前文献报道最低值(11.51%)。采用1H-NMR对聚合产物进行了表征,结果表明,所合成PBT分子中重复单元TA和BDO衍生单元摩尔比为1:1,证明所合成材料结构符合PBT分子结构。通过热重分析仪(TGA)分析表明,利用有机胍复合催化体系合成PBT热降解温度为370℃,高于TBOT合成的PBT热降解温度(358℃)。通过拉伸性能测试表明,利用有机胍复合催化体系合成PBT拉伸强度为41.7 MPa,断裂伸长率为52.4%,均优于利用TBOT所合成PBT(拉伸强度为36.9 MPa,断裂伸长率为45.7%)。(2)本文以有机胍催化复合体系为催化剂,以TA和PDO为单体,采用熔融固相联用(MP-SSP)法合成了高分子量(Mw=0.93~1.08×105Da)、窄分子量分布(PDI=1.63~1.72)、色泽雪白的PTT。通过1H-NMR对聚合产物结构表征,聚合物分子中重复单元TA和PDO衍生单元摩尔比为1:1,证明所合成材料结构符合PTT分子结构;探究了酸醇比对合成PTT的性能影响,结果表明,酸醇比控制在1.0:1.3时,经4.5 h的酯化反应、5h的熔融缩聚和15h的固相缩聚,产物分子量高(Mw=1.01×105Da),分子量分布窄(PDI=1.70),熔点高(Tm=232.56℃)。通过热重分析仪(TGA)分析表明,利用有机胍复合催化体系合成PTT热降解温度为370℃,高于利用TBOT合成的PTT热降解温度(Td5=360℃)。通过拉伸性能测试表明,利用有机胍复合催化体系合成PTT拉伸强度为47.3 MPa,断裂伸长率为30.1%,均优于利用TBOT所合成PTT(拉伸强度为40.8 MPa,断裂伸长率为25.4%)。(3)本文利用有机胍肌酐(Creatinine,简称CR)为催化剂,以TA、BDO、癸二酸(Sebacic acid,简称SeA)为原料单体,采用熔融缩聚法合成高分子量(Mw=6.84~8.13×104 Da),窄分子量分布(PDI=1.59~1.67)、高热降解温度(Td=376℃~381℃,高于目前文献最佳报道值)、颜色雪白的PBTS。合成了 SeA/TA不同摩尔百分比(10/90~90/10)的PBTS共聚物。通过1H-NMR分析表征表明,当将SeA与TA的摩尔比按照一定比例(40/60、50/50、60/40)投入合成共聚物PBTS,所合成的共聚物脂肪酸单元(SeA)与芳香族单元(TA)摩尔百分比(41.9/58.1、48.4/51.6、59.3/40.7)与实际投料比十分接近,表明合成了所设计SeA/TA摩尔百分比的PBTS。通过差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对所合成的共聚物PBTS的热力学性能表征。结果显示,随着SeA含量的增加,共聚物熔点呈现先减少后增加的趋势。在SeA含量为60%时,熔点最低,为47.43℃。热失重为5%、10%、30%时的温度(T5、T10、T30)分别从 375℃、384 ℃、399℃上升至 381℃、394℃、414℃,SeA摩尔百分比的增加使得共聚酯的热降解性能得到加强。通过对共聚物拉伸性能测试可知,随着SeA的增多,共聚酯的断裂伸长率呈现先增加后减少的趋势。在SeA摩尔含量为60%时,断裂伸长率达到最大,为1138.80%,继续增加SeA,共聚酯断裂伸长率会有所下降,直至降至至469.49%,但其柔韧性依然要优于利用有机胍催化剂合成的PBT聚酯(断裂伸长率为 55.2%)。