聚對(duì)苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯(PBST)的成核劑和共聚改性研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯(PBST)是一種良好的生物可降解材料，在理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面具有非常重要的意義。對(duì)于高分子聚合物來說，其結(jié)晶性能和熱力學(xué)性能對(duì)其實(shí)際應(yīng)用有重要的影響。PBST具有結(jié)晶性，但其結(jié)晶速度比較慢，晶體結(jié)構(gòu)不完善，其結(jié)晶度的高低、結(jié)晶形態(tài)以及晶體結(jié)構(gòu)的差異對(duì)PBST的性能有較大影響。另外，PBST機(jī)械性能優(yōu)異，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，即在較低的溫度就會(huì)發(fā)生很大的形變，在實(shí)際成型加工中存在較大問題。
　　由

2、于PBST存在上述不足，本論文分別從降低材料成本，提高PBST的熱力學(xué)性能和加工性能等方面對(duì)PBST進(jìn)行相關(guān)改性。選用三種無機(jī)成核劑對(duì)PBST進(jìn)行成核劑改性，分別制備出不同質(zhì)量百分比的原位添加成核劑改性PBST共聚酯;選用兩種不同的第四單體對(duì)PBST進(jìn)行共聚改性，分別制備出不同質(zhì)量百分比的共聚改性PBST共聚酯。并對(duì)上述五種改性劑改性的材料性能進(jìn)行探討和研究，為PBST工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)和應(yīng)用指導(dǎo)。
　　以對(duì)苯二甲酸(PTA)

3、、丁二酸(SA)、1，4-丁二醇(BD)為原料，以鈦酸四異丙酯(TTiPO)為催化劑，以高嶺土(Kaolin)、滑石粉(Talc)、二氧化硅(SiO2)為成核劑，分別合成0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、4％六種不同質(zhì)量百分比的原位添加成核劑PBST共聚酯。通過接觸角測(cè)試表明隨著成核劑的添加量增加，共聚酯親水性能則先變差后變優(yōu)，其中，高嶺土改性的共聚酯親水性能變化比較明顯。通過廣角X衍射（WAXD）測(cè)試表明成核劑的加入改

4、善了共聚酯體系的結(jié)晶度，完善了晶體結(jié)構(gòu)，但改性前后共聚酯的晶型并未發(fā)生變化。對(duì)比拉伸前后的改性PBST共聚酯廣角測(cè)試結(jié)果，表明共聚酯發(fā)生了誘導(dǎo)取向，各特征峰的位置并未發(fā)生變化，并且部分衍射峰逐漸由尖峰轉(zhuǎn)變?yōu)閷挿寤蛘呤恰凹绶濉薄?br>　　通過等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究成核劑改性PBST共聚酯表明成核劑的加入明顯改善了共聚酯PBST的結(jié)晶速率，具體表現(xiàn)為放熱峰的峰寬變小，相對(duì)結(jié)晶度變化曲線斜率明顯增大，半結(jié)晶時(shí)間(t1/2)大大減小。通過對(duì)三種成

5、核劑改性前后的共聚酯的測(cè)試結(jié)果分析比較發(fā)現(xiàn)，高嶺土加入量為2.5％，滑石粉加入量為2％，SiO2加入量為0.5％和2％時(shí)，改性后的共聚酯的等溫結(jié)晶放熱峰寬最小，半結(jié)晶時(shí)間最小，結(jié)晶速率最優(yōu)。通過力學(xué)性能測(cè)試表明成核劑的加入，顯著提高了共聚酯的拉伸斷裂強(qiáng)度。綜合比較發(fā)現(xiàn)，成核劑高嶺土改性后的PBST共聚酯性能最優(yōu)，同時(shí)兼顧PBST熱力學(xué)性能，最佳添加量為1wt％。
　　以對(duì)苯二甲酸(PTA)、丁二酸(SA)、1，4-丁二醇(BD)為

6、原料，以鈦酸四異丙酯(TTiPO)為催化劑，以丙三醇(Glycerol)和1，2，4-丁三醇(Butantriol)為第四單體，分別合成0.25％、0.5％、0.75％、1.0％、1.25％五種不同質(zhì)量百分比的共聚改性的PBST共聚酯。通過核磁氫譜(1HNMR)測(cè)試和紅外光譜(FTIR)測(cè)試對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，其次測(cè)試其熱學(xué)性能和親水性能。由于第四單體的加入量較少，核磁氫譜中第四單體特征峰的強(qiáng)度并不是很明顯，但是紅外光譜分析測(cè)試表明，

7、明顯有新的基團(tuán)特征峰，表明了第四單體參與了反應(yīng)。通過熱學(xué)性能(DSC)測(cè)試表明，第四單體的加入，PBST共聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生變化，熔點(diǎn)降低，結(jié)晶度降低，以丙三醇為例，添加量0.5wt％時(shí)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為7.55℃最優(yōu)。接觸角測(cè)試表明丙三醇改性共聚酯的親水性能有所改善。廣角X衍射(WAXD)測(cè)試表明共聚酯的晶型并未發(fā)生變化，第四單體的加入降低了共聚酯的規(guī)整性和體系的結(jié)晶度，降低了共聚酯的晶體尺寸;牽伸后的共聚酯，發(fā)生了誘導(dǎo)取向，衍

8、射峰的位置并未發(fā)生變化，衍射峰的強(qiáng)度降低，半高寬增大，衍射峰逐漸由尖峰變?yōu)閷挿寤蛘呤恰凹绶濉薄?br>　　共聚改性PBST共聚酯的等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究表明，丙三醇改性后PBST等溫結(jié)晶峰形較寬，結(jié)晶速率明顯變慢，1，2，4-丁三醇結(jié)晶速率和改性前變化不大。PBST的Avrami指數(shù)多數(shù)維持在3.5～4.0之間，為非整數(shù)介于3和4之間，說明第四單體的引入使得共聚酯以均相成核為主，丙三醇作為第四單體的加入，使得PBST共聚酯的結(jié)晶速率降低，半