聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的改性研究.pdf

1、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一種具有完全生物降解性能的高分子聚酯塑料，其合成原料來源既可以是石油資源，也可以通過生物資源發(fā)酵得到，受到科技和產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注。與其它生物可降解塑料相比，PBS力學(xué)性能十分優(yōu)異，耐熱性能好，熱變形溫度接近100℃。但PBS相對(duì)分子質(zhì)量低，熔融指數(shù)高，力學(xué)性能較差，且在實(shí)際合成過程中，由于對(duì)壓力和真空度的要求較高，生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致其應(yīng)用受到一定的限制。
　　 針對(duì)以上不足，本論文從3個(gè)方面對(duì)聚丁二酸丁二

2、醇酯(PBS)進(jìn)行了改性：六亞甲基二異氰酸酯(HDI)擴(kuò)鏈改性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；與改性后的無機(jī)填料-碳酸鈣晶須共混制備PBS/改性碳酸鈣晶須復(fù)合材料；用4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)增容天然高分子材料大豆分離蛋白(SPI)與PBS共混，制備PBS/大豆分離蛋白復(fù)合材料。并對(duì)上述3種改性材料的性能進(jìn)行分析和研究。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括：選用六亞甲基二異氰酸酯(HDI)作為擴(kuò)鏈劑，在密煉機(jī)里熔融共混

3、反應(yīng)制備擴(kuò)鏈的PBS。并對(duì)純的PBS與擴(kuò)鏈改性后的PBS進(jìn)行了表征，通過紅外光譜、特性粘度、力學(xué)性能測試、熔融指數(shù)、熱重分析等的測試對(duì)擴(kuò)鏈產(chǎn)物進(jìn)行分析。結(jié)果表明，擴(kuò)鏈劑HDI與PBS發(fā)生了有效的擴(kuò)鏈反應(yīng)，形成了新的基團(tuán)氨甲基。在擴(kuò)鏈之后聚合物的粘度增大，材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率及彎曲強(qiáng)度都得到不同程度的提升，熔融指數(shù)升高。當(dāng)擴(kuò)鏈溫度為150℃，HDI與PBS摩爾比為2.5:1時(shí)，綜合性能最佳，與純PBS相比，粘度增大了81.3％，拉伸

4、強(qiáng)度和斷裂伸長率分別提升了16％和79.4％，彎曲強(qiáng)度增大了27％，熔融指數(shù)從39.2g/10min降到14.91g/10min。加入HDI擴(kuò)鏈?zhǔn)沟肞BS的熔點(diǎn)提高，結(jié)晶度降低。HDI擴(kuò)鏈PBS是一種提高PBS的分子量、力學(xué)性能和加工性能的可行方法。
　　 對(duì)碳酸鈣晶須用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH-570進(jìn)行表面改性，將改性后的碳酸鈣晶須與PBS在密煉機(jī)中進(jìn)行共混，制備PBS/碳酸鈣晶須復(fù)合材料，通過對(duì)復(fù)合材料的力

5、學(xué)測試、熱學(xué)測試、廣角X射線衍射及斷面掃面電鏡測試，研究碳酸鈣晶須含量對(duì)于材料性能的影響。碳酸鈣晶須的加入沒有改變PBS的晶型，發(fā)現(xiàn)5％左右的碳酸鈣晶須和樹脂基體具有良好的粘接界面，此時(shí)復(fù)合材料呈脆性斷裂，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彎曲強(qiáng)度、熔點(diǎn)及結(jié)晶度達(dá)到了最大值。當(dāng)含量進(jìn)一步增加時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彎曲強(qiáng)度、熔點(diǎn)及結(jié)晶度呈下降趨勢。由于碳酸鈣晶須的熱穩(wěn)定性好，碳酸鈣晶須的填充使復(fù)合材料的熱分解溫度升高。<

6、br>　　 將大豆分離蛋白(SPI)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)在密煉機(jī)中進(jìn)行共混反應(yīng)，制備了PBS/大豆分離蛋白復(fù)合材料。改變大豆分離蛋白(SPI)的添加量，討論SPI的含量對(duì)PBS/SPI復(fù)合材料的力學(xué)性能、熔融指數(shù)、降解性能的影響，并對(duì)PBS/大豆分離蛋白復(fù)合材料進(jìn)行紅外、X射線衍射、熱重分析、斷面掃描電鏡等測試。MDI與SPI中的-NH2-、-NH-、-OH基團(tuán)以及PBS中的-OH發(fā)生

7、了反應(yīng)，起到了增容的作用。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率都隨大豆分離蛋白含量的增加而降低。當(dāng)大豆分離蛋白(SPI)含量較低時(shí)(小于20％)，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度隨著大豆分離蛋白含量的增加而增大，此時(shí)大豆分離蛋白起到了增強(qiáng)的作用；SPI含量大于20％時(shí)，彎曲強(qiáng)度隨著SPI含量的增大而減小，而彎曲模量隨著SPI含量的增加而明顯增大。SPI的加入有效地增大了熔融指數(shù)，便于復(fù)合材料的流延及吹塑成型加工。但SPI的加入使復(fù)合材料的熔融溫度及熱分解溫