基于直接酯化法制備PBST共聚酯及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前導(dǎo)之一，材料的開發(fā)利用在現(xiàn)代文明中起著舉足輕重的作用。20世紀(jì)初出現(xiàn)的合成高分子材料的發(fā)展態(tài)勢(shì)尤為突出。以紡織纖維工業(yè)為例，至本世紀(jì)初，世界纖維總需求量的一半以上是合成纖維。但合成高分子材料的發(fā)展遇到了能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等問(wèn)題。生物可降解高分子材料越來(lái)越引起人們的重視。脂肪族／芳香族共聚物結(jié)合了脂肪族聚酯的生物可降解性能和芳香族聚酯優(yōu)良的機(jī)械性能已成為可降解材料中的研究熱點(diǎn)，聚丁二酸丁二醇-共-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBST

2、)就是其中之一。
　　 目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)PBST共聚酯的研究報(bào)道，其生產(chǎn)方式主要以酯交換熔融縮聚的方法為主。在前面的研究中，通過(guò)酯交換法合成PBST共聚酯，并分別研究了它的結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性能、結(jié)晶性能和酶降解性能等。但酯交換法制備PBST共聚酯的原料、能耗等成本較大。相比較而言，直接酯化縮聚法制備PBST共聚酯的成本較低，且反應(yīng)生成的小分子是水，環(huán)境效益好，生產(chǎn)流程短、投資少，生產(chǎn)效率高，且二元醇用量較酯交換法少。基于此，本文以對(duì)苯

3、二甲酸、丁二酸和1，4-丁二醇為單體原料，采用直接酯化縮合聚合法，合成生物降解性脂肪族／芳香族共聚酯聚丁二酸丁二醇-共-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBST)，研究催化劑、助催化劑和穩(wěn)定劑等對(duì)合成PBST共聚酯工藝的影響，并對(duì)合成共聚酯的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行研究。
　　 首先，以丁二酸、對(duì)苯二甲酸和1，4-丁二醇為原料，以四異丙氧基鈦為催化劑合成PBST-70共聚酯，探討合成工藝和合成現(xiàn)象。氫譜核磁共振(1H NMR)測(cè)試表明，共聚物結(jié)構(gòu)中芳香

4、族BT鏈鍛含量約為70％，與投料比例相近；凝膠滲透色譜儀(GPC)測(cè)試表明，所合成的PBST共聚酯重均分子量分布在8.86～10.03萬(wàn)；熔融指數(shù)(MI)測(cè)試結(jié)果表明，最有效的催化劑用量為二元酸的1/3000mol;使用助催化劑，縮短合成反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)效率，助催化劑的最佳用量為二元酸的1/5000mol;使用穩(wěn)定劑，不僅提高了反應(yīng)體系的熱穩(wěn)定性，還使共聚酯的白度提高了4％。其次，利用差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析儀(TGA)研究

5、了PBST共聚酯的熱學(xué)性能，結(jié)果表明共聚物有較好的熱性能，熔融溫度Tm、熱分解溫度Td分別可達(dá)178.37℃、389.1℃，并由此計(jì)算得結(jié)晶度最高可達(dá)25.7％；共聚酯的拉伸性能研究結(jié)果表明，助催化劑的使用降低了高聚物的熱穩(wěn)定性，同時(shí)使用穩(wěn)定劑，可提高PBST共聚酯的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)；等溫結(jié)晶研究表明，隨著結(jié)晶溫度的提高，聚合物鏈段結(jié)晶變慢，大分子鏈重新排列時(shí)間越長(zhǎng)，排列規(guī)整性越高，重結(jié)晶形成的結(jié)晶度越高，聚合物的熔點(diǎn)相應(yīng)增加：Avr