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随着石化资源的日益短缺以及人们环保意识的增强,生物降解高分子材料越来越受到研究者的青睐。脂肪族聚碳酸酯(APCs)作为一种重要的可生物降解材料,其优势在于降解的过程中没有酸性物质产生,应用于体内时不会引起人体的不适,因而备受关注。我们课题组通过酯交换和缩聚两步法制备出了高分子量的APCs。在APCs中,聚碳酸丁二酯(PBC)和聚碳酸己二酯(PHC)的综合性能优异,并且原材料来源广、价格低廉,具有良好的工业化应用前景。但是PBC和PHC熔点较低,结晶速率慢,限制了它们的应用,因此需要对其进行改性研究。 本文以改性脂肪族聚碳酸酯为出发点,通过无规共聚的方法,在聚碳酸酯主链上引入不同的基团对其进行改性,制备了聚(碳酸丁二酯-co-碳酸癸二酯)(PBDC)无规共聚物、聚(碳酸丁二酯-co-对苯二甲酸丁二酯)(PBCT)无规共聚物、聚(碳酸己二酯-co-氨基甲酸己二酯)(PHCU)共聚物以及聚醚型聚氨酯(PEU),并对其结构与性能之间的关系展开研究,主要内容和结果如下: 1)以碳酸二甲酯(DMC)、1,4-丁二醇和1,10-癸二醇为起始原料,通过酯交换和缩聚两步法成功制备了高分子量的PBDC共聚物,其重均分子量大于12.5×104 g/mol。核磁氢谱和核磁碳谱分析结果表明共聚物的序列结构为无规分布。DSC分析结果表明共聚物具有单一的玻璃化温度,印证了核磁分析结果。DSC和WAXD分析结果表明在聚碳酸丁二酯的主链上引入长链的脂肪族聚碳酸酯,提高了共聚物的结晶性能,并且共聚物中能够产生类质同晶现象,DC单元含量为20 mol%时出现最低熔点。PBC均聚物的结晶形貌为典型的球晶,且为混合型球晶。PBDC50的晶体形态为细小的球晶,同样说明了DC单元的无规引入提高了PBC的结晶能力。酶降解实验分析结果表明,共聚物具有较好的生物降解性能。 2)以DMC、1,4-丁二醇和对苯二甲酸二甲酯为起始原料,通过酯交换和缩聚两步法成功制备了高分子量的PBCT共聚物,其重均分子量大于12×104g/mol,共聚物为无规共聚物。共聚物具有单一的玻璃化温度,并且随BT结构单元含量的增加呈现单调增大的趋势。DSC和WAXD分析结果表明共聚物中存在类质同晶现象,在BT单元含量为10 mol%时出现最低熔点。当BT单元的含量为40 mol%时,共聚物的拉伸模量为150 MPa,拉伸强度为34 MPa,断裂伸长率为610%,其力学性能足以满足可生物降解塑料的力学性能要求。酶降解实验分析结果表明,共聚物是能够生物降解的。 3)以DMC、1,6-己二胺和1,6-己二醇为起始原料,通过非异氰酸酯法成功制备了高分子量的PHCU共聚物,共聚物为线型结构,其数均分子量大于6×104g/mol。DSC分析结果表明在聚碳酸己二酯的主链上引入氨基甲酸酯基团提高了其热性能。WAXD分析结果表明共聚物具有明显的特征衍射峰,并且两种结构单元是相容体系,可能产生了共晶现象。拉伸实验分析结果表明,共聚物的力学性能对于共聚物的组分有很大的依赖性,随着HU单元含量的增加,PHCU共聚物的拉伸强度和拉伸模量呈现逐渐增加的趋势,并且其力学性能足以满足可生物降解塑料的力学性能要求。酶降解实验分析结果表明,共聚物具有较好的生物降解性能,可以作为可生物降解材料使用。同时,在PHCU共聚物的制备中利用碳酸二甲酯和己二胺替代六亚甲基二异氰酸酯,为聚氨酯的制备提供了一种非异氰酸酯的绿色制备方法。 4)研究了非异氰酸酯聚醚型聚氨酯的制备方法,以DMC、1,6-己二胺和聚乙二醇为起始原料,通过非异氰酸酯法成功制备了聚醚型聚氨酯。DSC分析结果表明PEU其微相分离程度很明显。拉伸实验分析结果表明,PEU的力学性能对于软硬段长度有很大的依赖性,但是其拉伸强度和拉伸模量与传统的聚氨酯相比仍然具有一定的差距,需要进一步的改进和提高。