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高分子材料的应用使我们的生活更加舒适和方便,然而,它们的难降解性也造成了严重的环境问题。因此开发可生物降解的高分子材料已经成为一种必然趋势。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)熔点较高,力学性能较好,是目前生物降解聚合物中的研究热点,但是,现有的合成方法所合成的PBS分子量不是很高,其力学性能和加工性能仍然受到一定的限制。所以,研究PBS的合成方法并对PBS进行共聚改性,提高PBS的分子量,改善其加工和应用性能,扩大其应用范围,在现阶段仍然具有较高的理论意义和实用价值。本文的主要研究工作如下:
(1)通过研究探索出了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的溶液熔融相结合合成法,第一步,用溶液法蒸出生成的水和溶剂完成酯化,第二步,用熔融法缩聚得到高分子量的聚酯;对熔融缩聚法、溶液聚合法、溶液熔融相结合法三种PBS合成工艺及合成效果进行了比较;考察了多种单催化剂和双催化剂的催化合成效果。采用FTIR、1H NMR对PBS结构进行了表征,采用GPC、TG和万能实验机测定了PBS聚合物的相对分子质量、分子量分布、热学性能和力学性能。结果表明:溶液与熔融相结合法合成PBS的效果好于熔融缩聚法和溶液聚合法,在SnCl2和P-TS双催化剂的条件下,得到的PBS数均相对分子质量达8.95×104,相对分子量分布Mw/Mn为1.77,断裂伸长率达391%。
(2)采用溶液与熔融相结合法合成了聚(丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯)[P(BS-co-BA)]和聚(丁二酸丁二醇酯-共-癸二酸丁二醇酯)[P(BS-co-BSe)]并对其结构和性能进行了表征,结果表明:共聚物的熔点随二元酸取代量的增加先迅速下降,后略有回升,断裂伸长率随二元酸加入量的增加先升高后降低。
(3)采用溶液结合熔融缩聚合成法合成了聚(丁二酸丁二醇酯-共-丁二酸1,2-丙二醇酯)[P(BS-co-1,2-PS)]。利用1H NMR、GPC、和X-射线衍射等方法对共聚物的组成、分子量及其分子量分布、热学性能、结晶性能、力学性能等进行了研究。结果表明:反应4h,得到的P(BS-co-1,2-PS)数均分子质量在6万以上,分子量分布指数(Mw/Mn)均小于2.0;随着1,2-丙二醇添加量的增加,共聚物的结晶度降低,熔点下降,但断裂伸长率明显增加,当添加量为30%时,断裂伸长率达到417%,表明共聚物具有良好的延展性能,所有共聚物的热分解温度均在300℃以上,具有良好的热稳定性。