脂肪族共聚酯的合成及其生物降解性研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:tc_b074220
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脂肪族聚酯作为环境友好型可生物降解高分子不仅能够替代传统塑料制品满足社会的需求,并且在一定程度上缓解了环境压力。以脂肪族聚酯作为基材,添加单体组分,通过共聚改性的方法,制备出性能更加优良的脂肪族共聚物,可以达到生物降解高分子材料在更多应用领域的材质要求。本论文采用不同的改性组分,如环状酯类(CL)、二醇(1,4-CHDM)、二酸(DGA),对聚丁二酸丁二醇酯(polybutylenes-succinate,PBS)和聚丁二酸乙二醇酯(poly ethylene-succinate,PES)进行一系列改性,得到不同种类和不同比例的脂肪族二元和三元共聚物。通过1H-NMR和FT-IR表征共聚物的化学结构,TG、GPC、WXRD测试共聚物的各种物理性能。采用土埋法降解,并对降解后共聚物的各种性能进行测试和分析。该论文的研究结果表明:(1)不同种类的PBS基和PES基共聚物已成功合成,并且80%共聚物的分子量分布范围在1.6~1.9之间,PES基共聚物的数均分子量Mn相对PBS基共聚物较低。(2)PBS和PES的Td5%分别为330℃、285℃。随着各种单体组分含量的增加,PBS基共聚物的热稳定性降低,但在三元共聚物中,CL存在时,少量1,4-CHDM的添加,可以在一定范围内提高共聚物的热稳定性。在PES基中,当摩尔比大于90:10时,随着1,4-CHDM和CL组分含量的增加,二元共聚物的热稳定性随摩尔比增加而降低。(3)经过不同单体改性之后,通过WXRD分析得知,无论是PBS基还是PES基共聚物,其晶型与纯基体的晶型基本相似。但是由于改性单体破坏了基体结构的规整性,导致共聚物的结晶尺寸变小,结晶度降低。1,4-CHDM结构对基体的影响相比CL或者DGA较大,致使在相同的基体中,1,4-CHDM的共聚物结晶度相比其他较低。(4)降解四个月后,PBS基和PES基共聚物的质量损失率由快到慢的次序分别是: P(BS-co-CL)> P(BS-co-CHDM)>P(BS-co-CL-co-CHDM)>P(BS-co-CL-co-DGA)>P(BS-co-DGA)>PBS;P(ES-co-CL)>P(ES-co-CHDM)> P(ES-co-DGA)> PES>P(ES-co-CL-co-DGA)> P(ES-co-CL-co-CHDM)。(5)降解之后,所有共聚物的数均分子量降低,分子量分布变宽。纯PES相对数均分子量从6.67×104降至4.92×104,分布系数从1.67升至1.96。相比纯PBS,PBS基共聚物的相对分子量降低的较多,分子量分布数值也升高更多。而且经过单体的改性,有效的提高了共聚物的生物降解性能。(6)相比降解之前,纯PBS及其PBS基二元共聚物的热稳定性总体趋势降低,且前两个月的Td5%降低较多。随着降解时间的延长,Td5%相比降解的前两个月有所上升。而PES基共聚物的Td5%在前三个月的降解过程中逐步提高,但是在第四个月的降解过程中,热分解温度又有一定程度的降低。(7)降解之后,纯PBS的结晶度降低为39.4%。PBS基共聚物在总体的降解趋势上和降解过程中结晶度变化的趋势上与纯PBS的基本一致,但改性后的共聚物降解后结晶度降低的较多。PES基共聚物的结晶度有些许提高。
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