生物可降解PBS基聚酯的分子設(shè)計與改性研究.pdf

1、高分子聚酯由于其優(yōu)良的性能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類生活的各個領(lǐng)域，它給人們的生活帶來便利和舒適的同時，其廢棄后引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題也愈發(fā)嚴(yán)峻。因此，開發(fā)新型的性能較好的可降解的高分子材料以及改性傳統(tǒng)塑料使之具備可降解性已成為一種必然。目前研究的可生物降解聚合物中，脂肪族聚酯因其聚合物分子鏈中含有易水解的酯鍵，在自然環(huán)境或生物體內(nèi)容易受到進(jìn)攻而斷鍵，作為環(huán)境友好材料成為世界各國研究的熱點之一。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是經(jīng)典的脂肪族可降解聚酯，其

2、性能優(yōu)異，有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)商業(yè)化。但是PBS結(jié)晶度高達(dá)40％～60％，在自然界中降解速度緩慢；PBS的熔點相對傳統(tǒng)塑料較低，其加工性能和熱穩(wěn)定性很難滿足生產(chǎn)和生活領(lǐng)域的各種要求，因此我們通過共聚及擴(kuò)鏈改性手段，改善聚酯材料的性能，以滿足當(dāng)前社會對材料進(jìn)一步的要求，主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點如下：
　　 1．綜述了國內(nèi)外有關(guān)生物降解聚酯的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
　　 2．用熔融縮聚法合成了一系列聚(丁二酸丁二醇酯癸二

3、酸丁二醇酯)的無規(guī)共聚物(PBSu-co-PBSe)。通過1H-NMR，DSC，TGA，XRD，酶降解測試等方法表征了材料的結(jié)構(gòu)與性能。XRD測試結(jié)果表明共聚酯的晶體結(jié)構(gòu)隨著癸二酸含量的增加發(fā)生了改變，并產(chǎn)生了共結(jié)晶行為；DSC分析得出隨著PBSe組分在共聚酯中含量的增大，產(chǎn)物的熔點先降低后升高，玻璃化溫度單調(diào)降低；TGA分析表明癸二酸的引入提高了聚酯的熱穩(wěn)定性；酶降解測試得出產(chǎn)物具有良好的生物降解性，當(dāng)PBSe占共聚酯含量的40％時，

4、產(chǎn)物具有最快的降解速率。
　　 3．用熔融縮聚法合成了一系列聚(對苯二甲酸-1，3-丁二醇酯-co-對苯二甲酸-1，4-丁二醇酯)-b-聚乙二醇的嵌段共聚物。用FT-IR，1H-NMR，DSC，TGA，水降解測試等方法表征了材料的結(jié)構(gòu)與性能。FT-IR和1H-NMR分析表明合成得到的共聚物為預(yù)期產(chǎn)物；DSC分析顯示，共聚聚酯隨著1，3-丁二醇在共聚物中比例的增大，熔點(Tm)逐漸降低，由158.24℃下降至104.19℃，玻璃化

5、溫度(Tg)逐漸升高，由4.86℃升至24.56℃，合成得到的共聚酯趨向于無定形態(tài)；TGA分析表明1，3-丁二醇在共聚酯中比例增大會使聚酯的熱穩(wěn)定性下降，但合成得到的共聚酯依然具有較好的熱穩(wěn)定性，初始分解溫度大于310℃，不需要在反應(yīng)過程中添加熱穩(wěn)定劑；水降解測試結(jié)果表明共聚物隨1，3-丁二醇比例的增加，降解速率大幅提升。
　　 4．通過ε-己內(nèi)酯的開環(huán)聚合制備了端羥基的聚己內(nèi)酯(PCL-OH)，再通過熔融縮聚法制備了端羥基的聚

6、(丁二酸丁二醇酯對苯二甲酸丁二醇酯)無規(guī)共聚物(PBST-OH)，用氫化MDI(H12MDD作為擴(kuò)鏈劑，制得了可完全生物降解的聚酯聚氨酯(PPCLBST)。通過核磁共振譜(1H-NMR)和紅外光譜(FT-IR)確定了PPCLBST的結(jié)構(gòu)和組成，并推得了PCL-OH的分子量為2598，PBST-OH的分子量為5883;通過差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀(TGA)對PPCLBST進(jìn)行熱性能測試，DSC測試結(jié)果顯示擴(kuò)鏈后PPCLBST的