衣康酸类共聚酯的合成及表征

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高分子合成材料改善了人类的生活,但也不可避免地造成了环境污染,开发可降解的高分子材料是解决这一问题的有效途径。脂肪族聚酯虽具有独特的可生物降解性,然而较差的力学性能和热稳定性制约了其进一步发展,芳香族聚酯虽然不具有降解性能,但是却拥有良好的热稳定性和力学性能。因此把脂肪族和芳香族各自的优点结合,设计合成一种新型的可降解的脂肪族-芳香族共聚酯成为研发的热点。在此背景下,本论文合成了一种新型可降解的衣康酸类共聚酯,并对其降解性能进行了研究。本文首先以生物质来源的衣康酸二甲酯(DI)、1,4-丁二醇(BD)和对苯二甲酸二甲酯(DMT),采用熔融缩聚法制备了一类生物可降解脂肪族-芳香族共聚酯——聚(衣康酸丁二醇-co-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBTI)。详细考察了醇酯摩尔配比、催化剂种类、催化剂用量、缩聚反应时间、缩聚反应温度对PBTI相对分子质量和热性能的影响。获得了较佳的工艺条件:醇酯摩尔比nBD:n(DI+DMT)=1.2,催化剂为Ti(OBu)4,催化剂用量为衣康酸二甲酯摩尔量的0.15%,缩聚反应温度为190℃,缩聚反应时间3.5h,DMT/DI的投料摩尔比为60:40,缩聚压力为-0.1MPa。其次,利用1H-NMR和FT-IR对PBTI的结构进行了确认,同时DSC和TGA测试结果表明:共聚酯PBTI的熔融温度、玻璃化转变温度、耐热性和热稳定性都随着聚酯中芳族链段含量的增加而逐渐增强。第三,在DMT、DI、BD共聚反应的基础上加入亲水性的聚乙二醇,合成了一系列不同相对分子质量的可降解脂肪族-芳香族共聚酯——聚对苯二甲酸-co-衣康酸丁二醇聚乙二醇酯(PBTIG),通过对共聚酯的降解性能测试表明:共聚酯的降解速率随着共聚酯链中衣康酸含量的增加而加快,并且随相对分子质量的升高而降低。加入亲水性的PEG后,降解性能得到巨大改善,降解速率增加近乎一倍。
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