聚(己二酸—四甘醇酯)增塑剂的合成与应用

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聚酯增塑剂具有高分子量,与传统的低分子量增塑剂相比,具有低挥发性、耐油及溶剂抽提性的优点,且与高分子材料有较好的相容性,是未来增塑剂发展的方向。本文首先以己二酸和四甘醇单体为原料,经酯化、缩聚合成聚(己二酸-四甘醇酯)聚酯增塑剂。考察催化剂种类及用量、温度及反应时间对合成反应的影响,确定己二酸与四甘醇反应形成聚酯的合适工艺条件:醇酸摩尔比为1:1,催化剂用量为0.15%(原料的总质量),常压反应时间为7h(温度从150oC至195oC),-0.095MPa真空195oC下反应时间为2.5h,在上述条件下可以反应得到浅黄色,粘度适中的聚(己二酸-四甘醇酯)。通过酸值及羟值滴定、FTIR、1HNMR、GPC及流变性质对聚(己二酸-四甘醇酯)的结构与性能进行了表征。1HNMR测试表明:反应程度及醇酸比不同时,合成聚(己二酸-四甘醇酯)中相关氢的积分面积比不同。GPC测试表明:通过提高反应温度及真空度,可获得高分子量及分子量分布较窄的聚(己二酸-四甘醇酯)。流变测试结果显示,聚(己二酸-四甘醇酯)的粘度不随剪切速率的变化,为纯粘性材料。本文以合成的合适粘度的聚酯为增塑剂,分别加入到聚乳酸及PVAc乳液中,初步评估了聚酯对聚乳酸及PVAc的增塑作用。将聚酯加入到聚乳酸溶液中,通过挥发成膜制备共混膜,采用FTIR、力学性能、DSC、DMA、吸水率及耐抽提等对共混膜的结构及性能进行了表征。力学性能测试表明:随着聚酯增塑剂含量的增加,共混膜的拉伸强度有所下降,而断裂伸长率明显增加,增塑剂的加入有效改善PLA的柔韧性;DSC测试表明:聚酯增塑剂的加入,能降低PLA的玻璃化温度,熔点,冷结晶温度,而结晶度略有增加。DMA测试表明:PLA共混膜呈现单一的玻璃化转变温度,材料的储能模量随增塑剂含量的增加而降低,tanδ的峰值移向低温。增塑剂的加入能改善PLA共混膜的亲水性,但共混膜的耐溶剂抽提性能较好。最后将合成的聚酯增塑剂加入到高浓度的PVAc乳液中,制备了高固含量的PVAc共混乳液,考察了共混乳液在低温(5℃)及高温(50℃)时的储存稳定性,结果表明:共混乳液具有良好的低温储存稳定性,除增塑剂与PVAc乳液按重量比为40:100共混乳液在高温析出外,其他的共混乳液的高温稳定性也较好。PVAc乳液及共混乳液均呈现剪切变稀行为,并且随着增塑剂含量的增加,在相同剪切速度下粘度有所增加。动态温度扫描结果及最低成膜温度数据显示:聚酯增塑剂降低了PVAc乳液的凝胶化温度Tgel及最低成膜温度(MFT)。并利用DSC及TGA-DTG对共混膜进行了测试。结果显示:聚(己二酸-四甘醇酯)增塑剂降低了PVAc膜的玻璃化转变温度,且随着增塑剂的加入量的增加,共混膜的玻璃化转变温度下降;聚酯增塑剂的加入提高了PVAc膜的热分解温度及残炭量。
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