论文部分内容阅读
脂肪族聚酯因其具有良好的生物可降解性，已经成为科学界的研究热点问题之一。其中，作为脂肪族聚酯家族中的成员之一聚乳酸(PLA)，由于其具有良好的生物组织相容性，生物可降解性和加工性，而引起学者广泛重视。目前合成聚乳酸的方法主要包括丙交酯开环聚合法和直接缩聚法。丙交酯开环聚合法合成的聚乳酸虽然相对分子质量较高，但成本也较高；直接缩聚法虽然成本低，合成的聚乳酸相对分子质量却比较低。这两种方法都限制了聚乳酸的应用。为了解决聚乳酸合成方法面临的困境，本文首先进行溶液与熔融相结合的方法合成了端羟基聚乳酸预聚物，并分别选用2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，对苯二甲酰氯(TPC)和己二酰氯(HDC)分别对端羟基聚乳酸进行扩链研究。最后，对合成的各种聚合物的生物降解性能进行了对比研究。主要研究内容及结果如下：（1）以D,L-乳酸、1,4-丁二醇为原料，采用溶液与熔融相结合法合成了端羟基聚乳酸。探讨了单催化剂和双催化剂种类对聚合反应的影响，采用傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪、万能实验机和热重分析仪对端羟基聚乳酸进行了结构与性能表征。结果表明：使用双催化剂0.5%的氯化亚锡(SnCl2)和0.3%的对甲苯磺酸(p-TSA)催化效果最好，在10h内所得端羟基聚乳酸的Mη为32653，是相同条件下采用直接熔融缩聚法合成的产物Mη的两倍以上，同时产物具有最佳的综合力学性能和热稳定性。（2）以D,L-乳酸和1,4-丁二醇为原料，氯化亚锡和对甲苯磺酸为催化剂，采用溶液与熔融相结合制备了端羟基聚乳酸，然后加入扩链剂己二酰氯(HDC)进行扩链反应，制备高相对分子质量的聚乳酸。采用FTIR、1H NMR和TGA等对其进行了表征。结果表明，扩链剂己二酰氯用量n(COCl):n(OH)=1:1，缚酸剂吡啶(Py)用量为n(Py): n(HDC)=4:1，在160℃条件下反应45min，扩链后产物的黏均相对分子质量为70825，为扩链前的两倍以上。（3）通过溶液与熔融相结合制备了端羟基聚乳酸，再分别以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、对苯二甲酰氯(TPC)和己二酰氯(HDC)对其进行溶液扩链改性。采用FTIR、1H NMR对聚合物进行了结构表征；采用万能实验机、乌氏黏度计和热重分析(TGA)仪测定产物的力学性质、黏均相对分子质量和热稳定性。实验结果表明：端羟基聚乳酸扩链后相对分子质量均为扩链前的两倍以上；扩链后产物的各项力学性能和热稳定性明显提高，而且用二元酰氯扩链后产物的热稳定性均高于二异氰酸酯的扩链产物。（4）采用土壤培养液对端羟基聚乳酸(PLA-OH)及其扩链产物(TDI-PLA、HDI-PLA、TPC-PLA和HDC-PLA)进行了生物降解实验，实验结果表明，生物降解速度的顺序依次为：PLA-OH>HDI-PLA>TPC-PLA>HDI-PLA>TDI-PLA