超支化聚己內(nèi)酯的合成及其增韌作用研究.pdf

1、超支化聚酯（HPE）作為一種新型聚合物，其高度的支化結(jié)構(gòu)使其具有良好的溶解性、較好的流動(dòng)性及較高的化學(xué)反應(yīng)性，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)材料、高分子改性等領(lǐng)域。目前，HPE的合成方法大多比較復(fù)雜，或單體合成復(fù)雜，或需要多步反應(yīng)完成，使得其合成成本較高，應(yīng)用范圍受到限制。超支化聚己內(nèi)酯（HPCL）作為HPE研究中的熱點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，但合成過(guò)程復(fù)雜，其應(yīng)用多局限于生物、醫(yī)藥等材料領(lǐng)域。本文采用開環(huán)-縮聚一步法合成了超支化聚己內(nèi)酯，對(duì)其支化度進(jìn)行調(diào)控

2、，并將其分別用于無(wú)定形的EP和半結(jié)晶的PLA中，探討超支化產(chǎn)物對(duì)材料性能的影響。
　　第一部分采用開環(huán)-縮聚法，選用二羥基丙酸（BPA）和己內(nèi)酯（ε-CL）為原料，在優(yōu)化反應(yīng)條件后，一步合成了不同支化度的HPCL。通過(guò) FTIR、NMR、GPC、DSC等對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。在HPCL的13C-NMR中可觀察到BPA中季碳原子因分子構(gòu)型不同而產(chǎn)生的裂分，證實(shí)所得產(chǎn)物確為超支化結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)不同構(gòu)型的碳原子振動(dòng)峰的積分，可計(jì)算產(chǎn)物

3、的支化度。
　　第二部分將所合成的HPCL作為增韌劑分別加入到純環(huán)氧樹脂（EP）和阻燃 EP中，研究其對(duì)兩種 EP體系性能的影響。純 EP應(yīng)用廣泛，但韌性較低，其斷裂伸長(zhǎng)率小于8％，沖擊強(qiáng)度小于16 kJ·m-2；在純EP中加入少量的HPCL后材料的韌性明顯改善，當(dāng)HPCL添加量為3%時(shí)，EP樣品的沖擊強(qiáng)度可達(dá)21.99 kJ·m-2，與純EP相比提高了102.0%。在純EP中加入HPCL后，樣品的拉伸性能、彎曲性能和硬度均有所增

4、加，表明HPCL對(duì)EP確實(shí)起到較好的增韌作用。將HPCL加入到羥基錫酸鋅（ZHS）阻燃EP體系中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HPCL對(duì)阻燃 EP體系同樣具有良好的增韌作用。加入 HPCL后，阻燃EP樣品的力學(xué)性能有所改善，當(dāng)HPCL添加量為3%時(shí)增韌效果最佳，斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度分別比阻燃EP體系提高了46.6%和73.4%。HPCL對(duì)阻燃EP體系的阻燃性能和熱性能影響不大，但錐形量熱數(shù)據(jù)表明HPCL的加入對(duì)EP體系的燃燒性能有一定的抑制作用。

5、r>　　第三部分將合成的HPCL分別加入到純聚乳酸（PLA）和阻燃PLA兩種體系中，研究其對(duì)兩種PLA體系力學(xué)性能和熱性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在純PLA體系中加入HPCL后，樣品的斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度均明顯提高，在添加量為15%時(shí)，體系的斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值，分別為16.0%和4.2 kJ·m-2，與純PLA相比，分別提高了60.6%和35.0%。DSC和DMA數(shù)據(jù)表明加入HPCL后，PLA樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，表明H

6、PCL對(duì)PLA具有良好的增塑作用。選取聚磷酸銨（APP）和季戊四醇（PER）體系為阻燃劑加入到PLA中，阻燃PLA體系的阻燃性提高但力學(xué)性能降低。在阻燃PLA體系中以HPCL替代膨脹阻燃劑中的PER后，隨著HPCL添加量的增加，體系的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度同時(shí)增加，當(dāng) HPCL完全替代 PER時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度分別為16.15%和52.09 MPa，與原阻燃體系相比，分別提高了112.0%和13.9%。同時(shí)HPCL替代PER后阻燃P