【摘 要】
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塑料及塑料制品的大规模使用,给人类社会带来了极大的便捷,同时塑料废弃物长期积累导致的白色污染和海洋微塑料问题已经严重影响了人类社会的生存环境。在众多缓解措施中,开发可生物降解聚合物替代石油基聚合物被认为是最理想的方法。聚碳酸丁二醇酯（PBC）具有优异的力学性能和降解特性,在全生物降解高分子领域具有广泛的应用前景。针对PBC结晶速率慢和熔点低的性能缺陷,本论文提出采用纳米粒子增强和共混的策略对PBC
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塑料及塑料制品的大规模使用,给人类社会带来了极大的便捷,同时塑料废弃物长期积累导致的白色污染和海洋微塑料问题已经严重影响了人类社会的生存环境。在众多缓解措施中,开发可生物降解聚合物替代石油基聚合物被认为是最理想的方法。聚碳酸丁二醇酯（PBC）具有优异的力学性能和降解特性,在全生物降解高分子领域具有广泛的应用前景。针对PBC结晶速率慢和熔点低的性能缺陷,本论文提出采用纳米粒子增强和共混的策略对PBC进行改性,采用SEM、TG、DSC、接触角和万能试验机等对复合材料的相容性、热稳定、亲水性及力学性能进行了表征,并对复合材料的降解性能进行评价,论文研究的主要结果如下:（1）MgO催化碳酸二苯酯（DPC）和1,4-丁二醇（BDO）酯交换缩聚反应,通过原位催化共混的方法制备PBC/Mg O纳米复合材料,系统考察了Mg O含量对复合材料性能的影响。结果发现表明纳米Mg O的添加改善了PBC的结晶性能、热性能和热稳定性,PBC的结晶度从26.9%增加到32.1%、熔点从54.7℃上升到58.6℃、初始热分解温度最高达到301.5℃;拉伸和SEM结果可知,纳米Mg O的引入增加了PBC的力学性能,并且在纳米Mg O添加量为1.1%时达到最大;除此自外,PBC的亲水性和水蒸气透过性都随纳米Mg O的添加量增加而提升。（2）以聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚碳酸丁二醇酯（PBC）为原料,柠檬酸三丁酯（TBC）为增容剂,通过熔融共混的方法制备了一系列不同比例的PBAT/PBC复合材料。从DSC和XRD结果可以看出,PBAT/PBC复合材料属于两相部分相容,并且没有发生共晶;复合材料的断裂伸长率均大于纯PBC和纯PBAT,在PBAT/PBC的比例为80/20时,复合材料的断裂伸长率最大,高达790%;除此之外,PBAT的引入改善了PBC的热稳定性,同时PBC也改善了PBAT的缺点,随着PBC含量的增加,复合材料的气体阻隔性能随之变好,复合材料的CO2和O2的透过量分别为215.78 cm~3/（m~2·d·atm）、40.44 cm~3/（m~2·d·atm）,分别较PBAT降低了43.1%和62.2%。（3）以商业PLA作为对照,采用土壤液模拟自然条件的办法分别对PBC/Mg O和PBAT/PBC复合材料的生物降解特性进行了评价。研究发现纯PLA的在土壤液中几乎不发生分解,PBC和PBAT降解性能优于与PLA,失重率分别为3.07%和2.06%;PBC中加入Mg O提升了PBC/Mg O复合材料的降解性能;PBAT/PBC共混物的降解性能均大于纯的PBAT和PBC,在PBAT/PBC的比例为80/20时,失重达到32.16%。通过SEM测试和红外表征发现材料降解过程中分子链的酯键会发生断裂生成羟基,而且随着分子链的断裂材料的表面会出现“剥落”现象。
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