开环聚合制备立构嵌段聚乳酸的研究及结构性能表征

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本文以左旋丙交酯(L-LA)为单体,以辛酸亚锡和月桂醇分别作为催化剂和引发剂,在二甲苯中开环聚合得到三种不同分子量的左旋聚乳酸(PLLA),然后以其作为大分子引发剂,在基本同样的条件下,继续引发右旋丙交酯(D-LA)开环聚合,期望获得PLLA和PDLA的立构嵌段共聚物(sb-PLA)。采用核磁共振谱(NMR)、X射线衍射(WAXD)、红外光谱(IR)和凝胶渗透色谱(GPC)等对产物的结构进行了表征。结果表明,通过改变单体投料比,可以获得单一的立构嵌段聚乳酸。结合差示扫描量热仪(DSC)、热失重(TGA)对产物热性能和结晶性能进行了研究。结果表明,与预聚物(即大分子引发剂)相比,sb-PLA的耐热性增强,同时冷结晶温度(Tcc)下降25℃,熔点(Tm)提高50~60℃,这主要归因于sb-PLA分子链中形成了更高紧密堆积的立构复合晶体,其结晶能力要明显强于均聚物。对sb-PLA的等温结晶和非等温结晶行为进行研究,发现sb-PLA在130℃~150℃区间内进行等温结晶是成核与生长同时控制的过程;在150~180℃温度区间内是成核控制过程,主要表现为晶体二维扩展,但成核速率缓慢。用Avrami方程可以很好地拟合sb-PLA的非等温结晶过程,降温速率越快,完成结晶所需的时间越短;立构嵌段聚乳酸晶体在一定的分子量范围内,其成核生长方式均为二维的异相成核线性生长,晶体生长过程中稳态成核和线性成核同时发生。
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