聚甲基乙撐碳酸酯的純化及共混合金的制備與性能研究.pdf

1、在現(xiàn)今溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候異常和石油資源短缺導(dǎo)致碳源枯竭的現(xiàn)實(shí)狀況下，由二氧化碳和環(huán)氧丙烷共聚合成的聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)由于其對(duì)二氧化碳的固定和可完全降解特性，成為環(huán)境友好高分子材料研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。近年來(lái)，本課題組在PPC合成、改性和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面取得了突出的成果。在合成方面通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，以較高的催化效率制備得到了高分子量的PPC，具有優(yōu)良的加工性能和氣體阻隔性。
　　 工業(yè)化生產(chǎn)得到的未經(jīng)純化的PPC由于其中含

2、有的低分子量組分和副產(chǎn)物如環(huán)狀碳酸酯、聚醚等造成了熱性能和力學(xué)性能的不足，同時(shí)殘留其中的催化劑會(huì)使PPC在某些方面的應(yīng)用上不能滿足安全性上和產(chǎn)品外觀上的要求。本論文為達(dá)到去除環(huán)狀碳酸酯及殘留的催化劑等雜質(zhì)的目的，研究了以丙酮/乙醇為混合溶劑的溶脹法對(duì)未經(jīng)脫揮處理的PPC原料的純化效果。實(shí)驗(yàn)利用HNMR和ICP等檢測(cè)手段對(duì)PPC的雜質(zhì)殘留量進(jìn)行了評(píng)估，優(yōu)化了PPC純化條件。通過(guò)力學(xué)、熱性能的表征評(píng)估了純化對(duì)PPC性能帶來(lái)的改善。在綜合評(píng)估

3、丙酮/乙醇為混合溶劑輔以鹽酸的溶脹法的純化效果基礎(chǔ)上，提出了適用于工業(yè)化的PPC純化工藝，使經(jīng)過(guò)純化后的PPC在性能及安全性上能夠滿足不同實(shí)際應(yīng)用的要求。
　　 為了提高PPC的力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性，本論文以甲苯二異氰酸酯(TDI)作為擴(kuò)鏈增容劑通過(guò)在熔融共混過(guò)程中原位擴(kuò)鏈增容的方法制備了PPC/PLA增容改性共混合金。通過(guò)掃描電子顯微鏡研究了在加入二異氰酸酯增容后共混物的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)PPC/PLA二元共混體系中兩相界面逐步消失，

4、兩相的結(jié)合能力變強(qiáng)。共混物拉伸強(qiáng)度隨TDI加入量的增加而增大，同時(shí)在TDI加入量不超過(guò)2phr時(shí)共混體系的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率增大，韌性增強(qiáng)。熱重分析表明，當(dāng)TDI加入量少于1phr時(shí)能使到共混體系-5％熱失重溫度和最大熱失重溫度都得到了提高。共混物的維卡軟化點(diǎn)也隨TDI的加入量增加而變高，從沒(méi)有加入TDI時(shí)的38℃附近升高到了TDI加入量為5phr時(shí)的45℃以上?？梢哉J(rèn)為TDI加入后帶來(lái)的增容效果，使PLA相與PPC相的相容性得到改善，從而

5、使得共混體系的耐熱性和力學(xué)性能得到了明顯的提高。此外，TDI的加入在共混體系中引入的交聯(lián)部分也為共混物性能的改善作了貢獻(xiàn)。
　　 為了開(kāi)發(fā)PPC在薄膜方面的應(yīng)用，本論文利用己二酸-對(duì)苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)在力學(xué)性能及耐熱性上的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)PPC在薄膜制備上的不足，通過(guò)三螺桿混合制備了系列PBAT/PPC共混材料并通過(guò)管膜法制備了PBAT/PPC薄膜。研究了PBAT/PPC薄膜的力學(xué)及熱性能，并通過(guò)掃描電鏡對(duì)薄膜微觀形貌的

6、觀測(cè)及共混材料的流變學(xué)性能研究了影響共混材料薄膜制備穩(wěn)定性及薄膜力學(xué)性能的因素。從SEM圖片上可以清楚看到薄膜表面的延縱向的取向紋路。薄膜樣品在制備時(shí)沿機(jī)器牽引的縱向方向取向使得就同一個(gè)樣品而言，縱向拉伸強(qiáng)度較橫向拉伸強(qiáng)度要大，而橫向撕裂強(qiáng)度較縱向撕裂強(qiáng)度要大。對(duì)PBAT/PPC共混材料的流變學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，PPC的加入使共混物黏流活化能增大，從而減少了共混材料在管膜法薄膜制備過(guò)程中對(duì)冷卻設(shè)備的依賴性。在同等的冷卻條件下，PPC含量較大