聚乳酸立構(gòu)復(fù)合物的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、聚乳酸作為生物可降解材料的一種，具有對(duì)環(huán)境友好，無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，完全符合可持續(xù)發(fā)展和綠色化學(xué)的理念。被廣泛應(yīng)用于組織工程材料和部分包裝材料領(lǐng)域。但是，聚乳酸也存在著成本較高，斷裂延伸率低，熱穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。由于聚乳酸存在立體異構(gòu)，根據(jù)不同的立體異構(gòu)聚乳酸可分為左旋聚乳酸（PLLA），右旋聚乳酸（PDLA），聚消旋聚乳酸（PDLLA）等不同旋光的聚合物。而其中PLLA與PDLA可以形成立構(gòu)復(fù)合聚乳酸（SC-PLA），SC-PLA可提升聚乳酸的

2、熔點(diǎn)，擴(kuò)大聚乳酸的應(yīng)用范圍，而不損失聚乳酸生物降解，環(huán)境友好等的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具前景也最有價(jià)值的改性聚乳酸的方式。
　　而為了合成SC-PLA，研究各種因素對(duì)于SC-PLA合成和性能的影響。本論文從兩步法合成聚乳酸的原料丙交酯著手，以乳酸為原料通過(guò)預(yù)聚裂解減壓蒸餾形成丙交酯，分析了原料光學(xué)純度，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)壓強(qiáng)，重結(jié)晶選用的溶劑和重結(jié)晶次數(shù)等因素，利用核磁共振氫譜（1H-NMR）表征了丙交酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)，示差掃描量熱法

3、（DSC）表征了丙交酯的熱力學(xué)性能。選取了預(yù)聚第一階段除自由水在溫度115℃，反應(yīng)壓強(qiáng)6KPa，反應(yīng)時(shí)間4h；第二階段預(yù)聚在溫度160℃，反應(yīng)壓強(qiáng)3KPa，反應(yīng)時(shí)間4h，丙交酯裂解反應(yīng)溫度215℃，反應(yīng)壓強(qiáng)0.4KPa；以乙酸乙酯為純化溶劑進(jìn)行4次重結(jié)晶的反應(yīng)條件，丙交酯熔點(diǎn)在熔點(diǎn)為97.3℃，熔程為95.1-97.3℃，1H-NMR出峰位置與峰形與文獻(xiàn)記述相一致。
　　以合成的丙交酯為原料，通過(guò)開環(huán)聚合兩步法合成聚乳酸；并將乳酸

4、通過(guò)一步法縮合聚合形成齊聚乳酸（OLA），以1,6-己二異氰酸酯為擴(kuò)鏈劑，將OLA與聚丙二醇（PPG）熔融聚合成嵌段聚合物。研究了反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)壓強(qiáng)，催化劑用量對(duì)于開環(huán)聚合的影響。并使用了核磁共振氫譜（1H-NMR），傅里葉紅外光譜（FT-IR）對(duì)于開環(huán)聚合形成的聚乳酸與OLA-b-PPG嵌段化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，示差掃描量熱法（DSC）和熱重分析法（TGA）對(duì)于聚乳酸和OLA-b-PPG的熱學(xué)性能進(jìn)行表征，使用凝膠滲透色譜（

5、GPC）測(cè)定了聚合物的分子量及分子量分布，并通過(guò)拉伸測(cè)試對(duì)于嵌段化合物的力學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，反應(yīng)壓強(qiáng)越低開環(huán)聚合反應(yīng)產(chǎn)物分子量越高；反應(yīng)溫度在140℃之前，反應(yīng)溫度升高，產(chǎn)物分子量升高，140℃之后反應(yīng)溫度升高，產(chǎn)物分子量降低；隨反應(yīng)時(shí)間升高，丙交酯轉(zhuǎn)化率升高，反應(yīng)產(chǎn)物分子量在反應(yīng)時(shí)間8h之后變化不明顯；反應(yīng)催化劑用量控制在0.05％（wt）時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物分子量最高。開環(huán)反應(yīng)成功合成了聚乳酸，產(chǎn)物的熔點(diǎn)在170℃附近。OLA和PP

6、G能夠通過(guò)1，6-己二異氰酸酯擴(kuò)鏈制得多嵌段共聚物 OLA-b-PPG。OLA-b-PPG的重均分子量為3.3×104，分子量分布為1.9。與OLA相比，OLA-b-PPG熔點(diǎn)降低，為126℃。OLA-b-PPG的斷裂強(qiáng)度為12MPa，斷裂延伸率為3.5％
　　以3-丁烯-1醇為引發(fā)劑通過(guò)溶液聚合合成帶有不飽和雙鍵的聚乳酸，利用硅氫加成讓聚乳酸接枝到聚甲基氫硅氧烷（PHMS）上合成以PHMS為主鏈PLA為側(cè)鏈的分子刷（Polyme

7、r Burshes:PHMS-PLA），并使用PHMS-PLA合成了立構(gòu)分子刷聚合物（Stero PHMS-PLA），使用了1H-NMR,FT-IR對(duì)于帶有不飽和雙鍵的聚乳酸與PHMS-PLA的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征， DSC,TGA對(duì)于聚合物的熱學(xué)性能進(jìn)行表征，GPC測(cè)定了聚合物的分子量及分子量分布，并使用X射線衍射晶格（XRD）對(duì)于聚合物的晶型進(jìn)行了表征，結(jié)果表明成功合成了帶有不飽和雙鍵的聚乳酸與PHMS-PLA，帶有不飽和雙鍵的聚乳酸重均分