可生物降解PBS的合成及纖維制備.pdf

1、合成高分子材料綜合性能優(yōu)良，是人們生產(chǎn)和生活中使用較多的材料。然而，合成高分子材料使用廢棄后較難降解，給地球的生態(tài)環(huán)境造成了污染。開(kāi)發(fā)可生物降解的高分子材料是應(yīng)對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的有效途徑。脂肪族聚酯的主鏈柔順，其主鏈中含有酯鍵，酯鍵可在微生物、酶以及水分子的作用下降解，其作為環(huán)境友好材料引起了人們的關(guān)注。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是一種典型的脂肪族聚酯，其加工性能良好，力學(xué)性能優(yōu)良，耐熱性能好，可在現(xiàn)有的塑料通用加工設(shè)備上加工成型。因此，

2、已成功地應(yīng)用于生物可降解塑料和薄膜等領(lǐng)域。由于PBS的脂肪族聚酯特性，其分子間作用力小、熔點(diǎn)較低、而且熱穩(wěn)定性較差，因此極大的限制了其在纖維領(lǐng)域的應(yīng)用，至今未見(jiàn)PBS纖維的產(chǎn)業(yè)化報(bào)道。如能利用PBS制備纖維，一方面可極大地拓展PBS的應(yīng)用領(lǐng)域，另一方面又可改變目前纖維材料大多為非生物降解材料的現(xiàn)狀。
　　本課題以1,4-丁二酸（SA）、1,4-丁二醇（BD）為主要原料，鈦酸四正丁酯（TBT）為催化劑，磷酸三苯酯（TPP）為熱穩(wěn)定劑

3、，采用直接酯化-熔融縮聚法，在3L反應(yīng)釜中系統(tǒng)地研究了投料的醇酸比、酯化溫度、縮聚溫度、催化劑用量，穩(wěn)定劑用量等工藝條件對(duì)于反應(yīng)過(guò)程及產(chǎn)物性能的影響。合成工藝研究結(jié)果表明，最佳合成工藝條件為：投料醇酸比為1.2，酯化溫度為175℃，縮聚溫度為230℃，熱穩(wěn)定劑TPP添加量為丁二酸摩爾數(shù)的0.4‰，使用鈦酸四正丁酯為催化劑，催化劑用量為丁二酸摩爾數(shù)的1.5‰。傅里葉紅外光譜（FT-IR）及核磁共振（1H-NMR）測(cè)試表明，合成的產(chǎn)物為PB

4、S聚酯。
　　流變性能研究結(jié)果表明，PBS是典型的切力變稀型非牛頓流體，黏流活化能隨著剪切速率的增大而減小，非牛頓指數(shù)隨著溫度的升高而增大，結(jié)構(gòu)黏度指數(shù)隨著溫度的升高而減小。
　　PBS-POY紡絲工藝研究結(jié)果表明，紡絲溫度在240℃到260℃范圍，紡絲速度在2000 m/min到2400 m/min范圍，可紡性較好。對(duì)不同紡絲工藝條件下纖維力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明：隨著紡絲溫度的提高，纖維的斷裂強(qiáng)度降低，斷裂伸長(zhǎng)率也降低

5、；隨著紡絲速度的提高，纖維的斷裂強(qiáng)度提高，而斷裂伸長(zhǎng)率降低。
　　動(dòng)態(tài)熱應(yīng)力研究結(jié)果表明，根據(jù)目前得到的PBS-POY情況，PBS的拉伸溫度宜控制在90℃以內(nèi)，拉伸速度宜控制在50m/min以內(nèi)，拉伸倍數(shù)宜控制在1.7倍以內(nèi)，此時(shí)，纖維的熱應(yīng)力較小，拉伸順利。熱性能分析表明，一定溫度和拉伸應(yīng)力都能促使PBS結(jié)晶。在實(shí)驗(yàn)拉伸溫度范圍內(nèi)（室溫至90℃），拉伸溫度越高，纖維結(jié)晶度越大；在實(shí)驗(yàn)拉伸倍數(shù)范圍內(nèi)（1.4至1.7倍），拉伸倍數(shù)越