擴(kuò)鏈改性聚乳酸嵌段共聚物的研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)都是被公認(rèn)為的綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的大分子生物可降解材料。PLA從其原料來(lái)源——生物質(zhì)的乳酸，經(jīng)過(guò)脫水催化縮聚而成，并具有優(yōu)良的可生物降解性，以及與生物組織接觸不會(huì)釋放有毒物質(zhì)，而是分解為無(wú)毒的生物質(zhì)并被生物組織吸收性，以及力學(xué)性等以及具有一定可塑性的優(yōu)點(diǎn)，但是，目前直接縮聚合成的PLA相對(duì)分子質(zhì)量還不是很高，以及低分子量的PLA容易吸水，降解速率高，保存時(shí)間短;同時(shí)，高分子量的PLA自身韌性

2、不強(qiáng)，透明性、耐熱性都比較差等缺點(diǎn)影響了加工及應(yīng)用。為了提高PLA的相對(duì)分子質(zhì)量，改善其柔韌性、耐熱性、延展性等，可以通過(guò)開(kāi)發(fā)新工藝，或與有機(jī)小分子和PBS進(jìn)行擴(kuò)鏈改性。同樣，PBS主要是經(jīng)過(guò)丁二酸和1，4-丁二醇脫水縮聚而成，也具有良好的可生物降解性，較好的柔韌性;具有與PE，PP的力學(xué)強(qiáng)度，以及可塑性。
　　首先，開(kāi)發(fā)直接縮聚聚乳酸的新工藝，在少量甲苯溶液回流下除去乳酸溶液中大量水后，直接加入含有催化劑辛酸亞錫的甲苯/石油醚混

3、合比溶液，減壓縮聚，經(jīng)FTIR、1H-NMR，結(jié)構(gòu)表征成功合成了相對(duì)較高的高分子量的PLA。并且，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用一次回歸正交設(shè)計(jì)分析，考察了直接縮聚中催化劑用量、聚合溫度、反應(yīng)時(shí)間、以及體系真空度等有關(guān)影響因素，并利用快速登高法找到酯化縮聚反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)得出，選用甲苯與石油醚(90～120℃)作為催化劑辛酸亞錫的溶液分散溶劑，滴加溫度100℃，0.065MPa;聚合溫度180℃，0.095MPa，反應(yīng)8h，可得到高分子量聚乳酸

4、。
　　其次，由乳酸溶液經(jīng)脫水縮聚制備得到預(yù)聚物PLA，再由丁二酸與1，4-丁二醇脫水縮聚制備得到預(yù)聚物PBS，最后在甲苯溶液中經(jīng)六亞甲基二異氰酸酯(HDI)進(jìn)行擴(kuò)鏈縮聚，合成改性產(chǎn)物共聚物。經(jīng)FTIR、1H-NMR對(duì)共聚物進(jìn)行了表征結(jié)果合成得到了脂肪族聚氨酯PEU。GPC、DSC、XRD、TGA等測(cè)試方法分別對(duì)PLA、PBS和PLA-HDI-PBS進(jìn)行了表征，其中當(dāng)PLA、PBS和HDI按照n(-OH)與n(-NCO)的摩爾比為

5、1∶1.2時(shí)，目標(biāo)物PLA-HDI-PBS的數(shù)均摩爾質(zhì)量(Mn)達(dá)到75506，其摩爾質(zhì)量分布Mw/Mn=2.4;另外，經(jīng)HDI擴(kuò)鏈改性后，目標(biāo)物PLA-HDI-PBS的熔點(diǎn)升高、熔程變窄、結(jié)晶度下降，而且熱穩(wěn)定性得到了一定程度的提高，其柔韌性、延展性和耐熱性均有所增強(qiáng)。
　　最后，以丁二酸酐(SA)對(duì)PLA進(jìn)行改性，得到了一種端羧基聚乳酸(PLA/SA)，并將丁二酸和丁二醇通過(guò)溶液縮聚反應(yīng)合成端羧基聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，然

6、后以2，2'-(1，3-亞苯基)-二噁唑啉(1，3-PBO)為擴(kuò)鏈劑，將PLA/SA與PBS交聯(lián)，合成一新型含有芳香烴的聚酰胺共聚物(PLA-PBO-PBS)。采用FTIR、1H-NMR、GPC、DSC、XRD、TGA等測(cè)試手段分別對(duì)PLA/SA、PBS和PLA-PBO-PBS進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:擴(kuò)鏈劑1，3-PBO將PLA/SA和PBS成功交聯(lián)，得到了目標(biāo)物PLA-PBO-PBS;采用1，3-PBO進(jìn)行擴(kuò)鏈改性，能有效提高目標(biāo)物的摩