自可再生资源合成聚酯酰胺及其表征和性能

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聚乳酸(Polylactic acid,PLA)是一种最理想的绿色环保材料,近几年来一直是国内外生物可降解高分子材料研究开发的热点。但PLA的耐热性能较差,限制了其在对热稳定性要求较高的领域的应用。为此,本论文试图通过在PLA分子结构中引入酰胺基团,合成一种新型的耐热性聚酯酰胺(Poly(ester amide)s,PEAs)。  本论文的主要研究内容及结果如下:  (1)以乳酸和氨基十一酸为单体,通过熔融缩聚的方法合成了可生物降解的PEAs。采用凝胶渗透色谱仪(GPC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)和旋转流变仪表征了PEAs的分子量、化学结构、热稳定性和动态流变性能。红外光谱和核磁共振氢谱图证明了成功合成出PEAs。与纯的PLA相比,PEAs的分子量较低,表现出更低的冷结晶温度和结晶度。TGA结果表明氨基十一酸的加入提高了PEAs的热稳定性。  (2)采用偏光显微镜(POM)观察了晶体生长过程和形貌结构,差示扫描量热仪(DSC)分析了共聚物的结晶动力学及其熔融行为。偏光显微镜观察结果表明,晶体生长的完善程度依赖于结晶温度,PLA和PEAs的分别在105℃和95℃结晶时形成最为完善的晶体;Avrami方程可以很好地描述聚合物的等温结晶动力学,等温结晶动力学研究表明纯 PLA的晶体成核方式为二维盘状和三维球晶生长并存,而加入氨基十一酸对晶体的成核方式及生长方式有一定的影响;采用 Hoffman-Lauritzen等式计算成核参数,更进一步由成核参数计算表面折叠自由能。通过Hoffman–Weeks理论计算平衡熔点,利用Vyazovkin的方法求得PEAs共聚物结晶活化能与温度之间的关系。  (3)以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为扩链剂,通过严格控制反应温度、时间、催化剂等,探索出高分子量PEAs的合成工艺;采用 NMR、FTIR、DSC、TGA等方法对产物进行表征。红外和核磁共振可以表明 MDI已经引入到共聚物链中。DSC表明,加入扩链剂后,聚合物的Tg和Tm都有一定程度的提升。TGA表明,扩链后的聚合物的热稳定性得到了进一步的提升。
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