可控生物降解聚酯材料的制备及其性能研究

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本文采用物理共混方法和第三单体共聚改性方法分别制备得到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乳酸(PLA)共混物和聚(对苯二甲酸乙二酯/己二酸乙二酯)(PETA)共聚酯材料,研究材料性能的可控性,为探索和开发新型可生物降解聚酯产品提供一定的理论依据。选用PET和PLA为原料,钛酸四正丁酯(Ti(OBu)4)为相容剂,采用熔融共混法制备得到不同共混组成的PET/PLA共混物,并对其可控生物降解性能及降解前的力学性能、形貌特征、热稳定性能和热性能与共混组成之间的关系进行研究。由生物降解性能分析显示,PET/PLA共混物的生物降解性能主要取决于PET和PLA的共混组成;当PLA含量为20wt%或PET含量为20wt%时,降解28天后,共混物的降解失重率分别达到14.86%和15.31%;降解过程中PET/PLA共混物的硬度和冲击强度等力学性能以及使用性能均随降解时间的延长而降低。由形貌特征、热稳定性能和热性能分析可知,PET/PLA共混物表现出良好的相容性且PET/PLA共混物的热稳定性能有所提高。由力学性能分析可知,PET/PLA共混物的拉伸强度最大为纯PLA的2.53倍,缺口冲击强度最大为纯PET的2.12倍。采用酯交换-酯化-缩聚三步法,以对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和己二酸为原料,合成制备得到PETA共聚酯,对其工艺条件进行讨论,对其密度、特性粘度等基本物理性能和热性能、可生物降解性能与共聚比例间的关系进行研究。研究结果表明,选择三氧化二锑(Sb2O3)/钛酸四正丁酯(Ti(OBu)4)复合催化剂为催化剂;确定出了合成共聚酯PETA的最佳工艺条件为:醇酸摩尔比(EG/(DMT+AA))为1.5:1,酯交换反应温度为180℃,酯化反应温度为190℃,缩聚反应温度为260℃,真空缩聚时间为0.5h;由核磁共振波谱分析可知,不同共聚比例的共聚酯PETA的共聚组成比例和共聚比例基本一致,在实际生产中可以通过调控共聚比例来控制共聚酯PETA的组成,由密度等基本物理测试结果显示,合成得到的共聚酯PETA为无规共聚酯。由生物降解性能研究显示,随着AA加入量增加,降解14天后,共聚酯材料的生物降解失重率逐渐增加;降解28天后,PETA20的生物降解失重率达到11.26%。因此,通过调控共聚酯合成中的共聚比例来控制共聚酯材料的可控生物降解性能。
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