芳香族/脂肪族共聚酯的合成及其性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘吉 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 严庆 ; 顾群 |
| 关键词 | 共聚酯 芳香族 脂肪族 合成 表征 |
| 中文摘要 | 传统芳香族聚酯的合成原料主要来源于不可再生的化石资源，而且其废弃物 的大量排放也造成了严重的环境污染。为了缓解芳香族聚酯材料对不可再生化石 资源的依赖性，实现原料来源的多样性，同时有效地提高芳香族聚酯材料的降解 性能，进而降低对环境的负荷，本论文通过向芳香族聚酯材料的主链上引入生物 基的乳酸链段，尝试不同的合成方法制备出一系列具有不同链段结构的芳香族/ 脂肪族共聚酯，并对共聚酯的结构和性能进行了一系列的表征和研究。本论文的 主要研究工作如下： 1. 无规共聚酯PEALT 的缩聚聚合与研究 （1）以对苯二甲酸乙二酯、己二酸乙二酯和乳酸低聚物o-ET、o-EA 和 o-LLA 为原料，通过熔融缩聚反应制备出聚（对苯二甲酸乙二酯-co-己二酸乙二酯-co-L- 乳酸）（PEALT）的芳香/脂肪族共聚酯。采用1H NMR、DSC、TGA、WAXD、 GPC、POM 和乌氏黏度计对PEALT 共聚酯的结构和性能进行表征，并研究了反 应动力学对PEALT 共聚酯结构的影响。结果表明，由于酯交换反应，本论文研 究中涉及的不同组分PEALT 共聚酯主链呈现无规排列，因此在论文研究的所有 结晶条件下，DSC 和WAXD 表征证实，均只能观察到对苯二甲酸乙二酯（ET） 链段的结晶，其它两种链段都呈现无定形状态；所制备的PEALT 共聚酯的数均 分子量Mn 在50,000~65,000 g/mol 之间，特性黏数[η]为0.60~0.77 dL/g 之间，分 子量多分散指数PDI 为1.67~ 1.92。 （2）采用Avrami 方程和Lauritzen-Hoffman 方法对上述共聚酯的等温结晶动力 学的研究结果表明，聚（对苯二甲酸乙二酯-co-己二酸乙二酯）（PEAT）共聚酯 的等温结晶速度要明显高于PEALT-1 共聚酯，主要是乳酸链段的加入使PEALT-1 的等温结晶活化能较PEAT 的提高了65 kJ/mol 左右，从而导致了其结晶能力的 下降。PEALT 共聚酯在等温结晶之后均出现熔融双峰现象，低温处的熔融峰Tm2 归属为等温后期的次级结晶以及一些大的晶体之间的小晶粒的熔融所致；高温处 的熔融峰Tm1 归属为结晶程度更为完善的晶体熔融导致，结晶温度升高有利于形 成结晶程度更为完善的晶体。PEAT 与PEALT-1 共聚酯的平衡熔点Tm o 分别为 288.9 ℃和284.6 ℃，乳酸链段的加入降低了共聚酯链段的有序性，使平衡熔点 摘 要 ii 降低。采用Jezinorny、Ozawa 和Liu-Mo 模型对PEALT 共聚酯的非等温结晶动 力学行为进行了研究，也得到了与等温结晶动力学相似的结果。 2. PBALT 共聚酯的开环聚合与性能研究 （1）为了克服酯交换反应导致的乳酸链段分布无规化以及乳酸链段丧失结晶能 力等缺陷，以羟基封端的聚（对苯二甲酸丁二酯-co-己二酸丁二酯）低聚物（PBAT） 和丙交酯为原料，通过PBAT 端羟基引发丙交酯开环聚合制备得到聚（对苯二甲 酸丁二酯-co-己二酸丁二酯-co-L-乳酸）（PBALT）的芳香/脂肪族共聚酯。采用1H NMR、DSC、TGA、WAXD、GPC 和接触角等手段对得到的PBALT 共聚酯的结 构和性能进行表征。结果表明，在本论文研究中涉及的不同组分PBALT 嵌段共 聚酯主链上，LA 链段的数均序列长度在70~135 之间，BA 链段为2.92，BT 链 段为5.98；在相对应的DSC 曲线和WAXD 谱图中，可以同时观察到对苯二甲酸 丁二酯（BT）链段和乳酸（LA）链段的结晶；PBALT 嵌段共聚酯的数均分子量 为18,000~26,000 g/mol，分子量多分散指数PDI 为1.56~ 1.72；在PBALT 嵌段共 聚酯的TGA 曲线上，可以观察到三个明显的热失重平台，从低到高分别对应为 LA、BA 和BT 链段的热降解过程；并且LA 链段的加入，有利于不断提高BALT 嵌段共聚酯的亲水性，为此推测其降解性能也在不断提高。 （2）采用POM 和原位FT-IR 等手段对 开环聚合法制备的PBALT 共聚酯的结 晶行为进行了研究，结果表明：在100℃时能观察到典型的球晶结构，而在其它 结晶温度下球晶结构均存在缺陷。在90~120℃温度范围内，乳酸链段能形成带 十字消光特征的球晶，并且随着等温结晶温度的升高，球晶半径不断增大；在此 温度范围内PBAT 链段只能形成尺寸较小的球晶。并且，从105℃开始，共聚酯 能形成环带球晶。在该共聚酯的原位等温红外谱图中，BT 链段晶区对应的特征 谱带先于LA 链段出现，且在更短的时间内达到最大吸收强度，说明了BT 链段 先于LA 链段结晶，且结晶速度也快于LA 链段。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-07-21 |
| 源URL | [http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/516]  |
| 专题 | 宁波材料技术与工程研究所_硕/博士论文成果 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘吉. 芳香族/脂肪族共聚酯的合成及其性能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：宁波材料技术与工程研究所
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