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利用高效的负载戊二酸锌催化剂,将二氧化碳(C02)、环氧丙烷(P0)和环氧乙烷(E0)进行三元共聚,得到系列三元共聚物-聚甲基乙撑乙撑碳酸酯(PPEC),并用红外光谱(FTIR)、核磁氢谱(1HNMR)、核磁碳谱(13CNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法对三元共聚物进行了详细的表征。结果表明得到的聚合物主链上既具有甲基乙撑碳酸酯,同时也含有乙撑碳酸酯。在添加了第三单体E0之后,负载二元羧酸锌仍然对聚合反应表现出很高的催化效率,FTIR结果表明共聚副产物主要为少量的环状碳酸酯。GPC的结果表明得到的三元共聚物具有比较高的分子量和较窄的分子量分布。与二元共聚物聚乙撑碳酸酯(PEC)相比,表现出了比较好的热学性能和力学性能,5%失重温度高于250℃,说明共聚物可以在一个较宽的温度范围内进行常规的热加工而不用考虑其热分解。
采用缓冲溶液浸渍法研究了聚甲基乙撑乙撑碳酸酯的降解性能。扫描电镜(SEM)的结果表明降解主要发生在聚合物膜的表面,随着时间的增加降解速度逐渐降低。三元共聚物的降解速率明显大于二元共聚物的降解速率。降解速率主要与聚合物的吸水性有关,而聚合物的吸水性又与聚合物主链上的氧乙撑含量有关。FTIR和1HNMR的结果表明聚合物降解前后的结构没有发生明显变化。
在C02与P0的反应中添加了第三单体环氧环己烷(CH0)之后,负载二元羧酸锌仍然对聚合反应表现出很高的催化效率。1HNMR的结果证明得到的聚合产物是聚甲基乙撑环己撑碳酸酯(PPCHC),GPC结果表明共聚物具有高分子量。三元共聚物PPCHC表现出了比二元共聚物PPC更好的热学性能和力学性能。PPCHC的抗张强度明显提高,断裂伸长率显著下降,加入CH0之后材料由软塑料转变为刚性材料。虽然CH0在主链中所占比例很小,但是玻璃化温度随着CHO含量的增加明显提高,热解温度大于200℃,5%失重温度高于250℃,共聚物可以在一个较宽的温度范围内进行常规的热加工而不用考虑其热分解。同时,考察了三元共聚物的熔融挤出性能,FFIR和1HNMR的结果表明聚合物在熔融挤出前后的结构没有发生明显变化,热性能和机械性能没有明显改变,说明该三元共聚物PPCHC可以作为普通塑料进行加工使用。
利用TG/FTIR联用技术研究了三元共聚物PPCHC的动态热分解行为,实验结果表明催化剂的存在没有降低PPCHC的热分解性能,只是降低了热分解反应的活化能,加剧了热分解反应,热分解行为遵守一步反应机理,无规断链反应伴随着解拉链反应同时进行,产物主要为环状碳酸酯、二氧化碳和少量丙二醇。利用TG技术研究了不同CH0含量的PPCHC在不同升温速度下的热分解行为,考察了CH0含量对共聚物热分解动力学的影响,实验结果表明高CH0含量的PPCHC的解聚反应的起始活化能比相应低CH0含量的PPCHC的起始分解活化能高,即高CH0含量的聚甲基乙撑环己撑碳酸酯的解聚反应需要较高的温度引发,其热稳定性较好,这与主链上环己撑的含量有关,环己撑的空间位阻效应大,随着其含量的增多,分解反应的进行需要的能量就越多,导致解聚反应活化能的升高。
在添加了第三单体苯基缩水甘油醚(PGE)之后,负载二元羧酸锌仍然对C02和P0的共聚合反应表现出很高的催化效率。FTIR和1HNMR、13CNMR的结果证明了得到的聚合产物是聚碳酸酯,GPC的结果表明聚合物具有较高的分子量。三元共聚物具有比较高的热分解温度,PGE的加入对共聚物的玻璃化温度和机械性能改善不大,抗张强度没有明显提高,但是断裂伸长率明显提高。同时,考察了三元共聚物的熔融挤出性能,FTIR和1HNMR的结果表明聚合物在熔融挤出前后的结构没有发生明显变化,热性能和机械性能没有明显改变,说明该三元共聚物可以作为普通塑料进行加工使用。