论文部分内容阅读
近年来,由于石油基塑料制品不加控制的生产和使用所造成的环境问题已引起世界范内的关注,采用环境友好型生物可降解材料代替石油基塑料制品成为解决这一问题的有效方法。聚酯类生物可降解聚合物(聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS等)日益成为生物降解材料领域的研究热点。PLA质地坚硬且韧性较差,而PBS材料的抗冲击性能和熔点较低,从而使PLA和PBS的应用范围受到限制。针对PBS材料的缺点人们开发了聚(己二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯)PBAT,由于聚合物中对苯二甲酸单元的加入大大提高了所获得PBAT材料的力学性能和热性能,但与此同时当对苯二甲酸的摩尔用量高于55%(即TA/AA≥55/45)以上时,聚合物在环境中的降解性能会下降。为了克服上述的问题,本论文首次采用无毒、无金属生物质有机胍催化剂合成了生物降解性三元共聚酯(己二酸-共-丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAST)。并首次采用生物质有机胍催化剂合成了生物降解性共聚酯PLA-PBS。1.采用生物质有机胍催化剂BG1,通过熔融缩聚-固相缩聚MP-SSP联用法合成了 BA/BS/BT摩尔比不同的高分子量(Mw10.41×104Da)、窄分子分布(PDI 1.70~1.90)的PBAST,并对所合成的聚合物的结构、热性能进行了研究表征:通过对产物的核磁1H-NMR表征,结果证明PBAST分子中脂肪族聚酯(BA)重复单元、脂肪族聚酯(BS)重复单元与芳香族聚酯(BT)重复单元之间的摩尔比分别为(50:5:45)、(45:5:50)、(40:5:55)、(45:10:45)、(40:10:50)、(35:10:55)。聚合物的DSC分析结果表明,PBAST共聚酯随BT重复单元的增加,熔点Tm上升,热稳定性提高。当聚合物中BS单元保持5mol%不变时,随着聚合物中BT单元摩尔量(45mol%~55mol%)的增加,熔点Tm由162.45℃增加到179.77℃;当聚合物单元中BS单元保持10mol%不变时,随着聚合物中BT单元摩尔量(45mol%~55mol%)的增加,熔点Tm由157.84℃增加到177.41℃。聚合物热重分析(TGA)分析结果表明,当聚合物单元中BS单元保持5mol%不变时,随着聚合物中BT单元摩尔量(45mol%~55mol%)的增加,聚合物起始热降解温度Td,i和完全热降解温度Td,e分别在326℃~363℃和450℃~462℃之间变化;当聚合物单元中BS单元保持10mol%不变时,随着聚合物中BT单元摩尔量(45mol%~55mol%)的增加,聚合物起始热降解温度Td,i和完全热降解温度Td,e分别在315℃~345℃和446℃463℃之间变化。聚合物材料起始热降解温度均高于300℃,证明所合成PBAST材料的热性能良好。本论文采用的MP-SSP联用技术合成PBAST与传统的MP法相比其突出的优点为:反应温度低、反应时间短,操作简便,产物色泽佳,利于工业化生产等。2.采用无毒、无金属生物质有机胍催化剂BG2为催化剂,通过MP法合成了 PBS/PLA摩尔比不同的PLA-PBS聚合物。合成的PLA-PBS产物Mw在3.80×104Da~8.55 X 104Da,PDI 为 1.60~1.80。产物通过核磁 1H-NMR 表征,结果证明PLA-PBS共聚酯中PLA聚酯单元与PBS聚酯单元之间的摩尔百分比分别为(10:90)、(20:80)、(30:70)、(40:60)、(50:50)。通过对产物的拉伸性能(QT-2601s)测试,结果表明纯PLA材料拉伸强度为46.1MPa,断裂伸长率为1.57%。随着聚合物中PBS摩尔含量(10mol%~50mol%)的增加,聚合物断裂伸长率先增加后减小。当PBS摩尔含量达到30%时,共聚物的断裂伸长率达到最大值106.61%。实验结果表明,PBS的加入有效提高了 PLA材料的拉伸性能(断裂伸长率明显增加)。