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本文通过采用熔融溶液相结合的方法,缩聚合成了羧基封端、羟基封端和等比例端基的聚丁二酸丁二醇酯(PBS),并以粘均分子量和降解性能为依据,得出端羟基为最佳扩链原料。然后用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)对以上羟基封端的PBS原料扩链合成,分别研究了反应温度、反应时间以及异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)用量对扩链反应的影响,通过单因素优选法得出IPDI扩链PBS的最佳条件,并对比扩链前后聚合物综合性能的不同。以己二酸、癸二酸部分取代丁二酸,得到聚(丁二酸丁二醇-己二酸丁二醇)酯(P(BS-co-BA))和聚(丁二酸丁二醇-癸二酸丁二醇)酯(P(BS-co-BE)),并在最佳条件下对各自共聚物用IPDI进行扩链研究,对比前后粘均分子量与熔程的变化,得到共聚物取代物的最佳比例,合成共聚物,研究对比各自综合性能,为降解塑料的研究应用领域提供理论参考。
(1)用不同比例的丁二酸与丁二醇反应,得到具有端羟基、端羧基及等比例端基的PBS,测定各自粘均分子量与降解性能,得出端羟基PBS的综合性能适合用于IPDI扩链研究。
(2)利用IPDI对PBS进行扩链研究,通过单因素优选法得到反应最佳温度为140℃,反应时间为60分钟,IPDI加入量为5%。最佳条件下用IPDI扩链PBS,检测扩链前后PBS的粘均分子量、熔点及力学性能,得到扩链后PBS的粘均分子量比扩链前呈2倍增加,熔点提高,弹性模量、屈服极限及断裂伸长率均得到不同程度的提高,扩链反应提高了PBS的应用性能。
(3)通过癸二酸、己二酸部分取代丁二酸,得到了两者一系列的共聚物,检测其粘均分子量,得出最佳取代比例聚合物为P(BS-co-BA)和P(BS-co-BE)。取最佳取代比例的共聚物做扩链改性,得到产物后检测其相对分子量以及力学性能,得到扩链后各物质的相对分子量均大于各自扩链前的聚合物,两种共聚物扩链后的相对分子量比纯品PBS扩链后的相对分子量小,相对分子量的大小顺序为PBS>PBSA-20>PBSE-20,扩链后分子量分布均小于扩链前。扩链后共聚物的弹性模量及屈服极限均小于纯品PBS扩链后,但均大于扩链以前。扩链后各聚合物的断裂伸长率均大于扩链以前,且扩链前后各聚合物断裂伸长率大小顺序相同为PBSE-20>PBSA-20>PBS。
(4)将PBS、 P(BS-co-BA)和P(BS-co-BE)及在土壤悬浮液中进行降解,通过降解前后的失重率变化以及薄膜表面的形貌变化来对试验结果进行表征。结果表明扩链前后PBS, P(BS-co-BA)-20%和P(BS-co-BE)-20%均具有一定的生物降解性能,大小顺序均为P(BS-co-BE)-20%>P(BS-co-BA)-20%>PBS,但扩链后聚合物的降解性能略低于扩链前的聚合物。