聚(对苯二甲酸丁二酯/己二酸丁二酯)共聚酯的研究

摘要

聚(对苯二甲酸丁二酯/己二酸丁二酯)共聚酯(PBAT)作为一种新型的生物可降解共聚酯,兼具了芳香族聚酯和脂肪族聚酯的优点,既具有很好的热性能、机械性能,又具有生物可降解性和加工性,已成为国内外产业界和学术界的研究热点。本文以对苯二甲酸二甲酯(DMT)、1,4-丁二醇(BD)和己二酸(AA)为原料,钛酸四正丁酯(TBOT)和辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为复合催化剂,采用直接熔融缩聚法合成了PBAT。研究了合成工艺条件对产物的影响,采用乌氏粘度计对PBAT的特性黏度进行了测试,通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)、X射线衍射谱图(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)和热失重分析(TGA)对其化学结构、结晶结构和热性能进行了表征,并使用万能材料实验机和材料接触角测试仪对材料的力学性能及亲水性进行了研究。
　　首先,在不同的缩聚反应时间下,合成了一系列的PBAT共聚酯,并研究了缩聚反应时间对产物的影响。结果表明:在n(DMT+AA):n(BD)=1.0:1.3,n(DMT):n(AA)=5:5,缩聚反应时间为65min的条件下,合成了特性黏度最大为0.1011dL/g白色的PBAT共聚酯;DSC和TGA的测试表明,此条件下合成的PBAT共聚酯的结晶温度、熔融温度和热失重温度均达最高值,分别为107.25℃、136.24℃和314.22℃,拉伸强度和断裂伸长率分别为13.4MPa和876％,接触角为68.8°。
　　其次,研究了催化剂TBOT的加入方式对PBAT共聚酯的影响。结果表明:TBOT分阶段投入比一次性投入聚合体系所得到的PBAT的特性粘度高0.0075dL/g,且热性能和力学性能也较好。
　　最后,以不同的n(DMT):n(AA)投料比,合成了一系列的PBAT共聚酯。借助于FT-IR和1HNMR谱图分析可得,合成的PBAT共聚酯为无规共聚物;XRD测试表明,合成的不同n(DMT):n(AA)的PBAT具有相同的结晶结构,且与PBT均聚物的结晶结构相同;DSC分析表明,结晶温度、结晶度和熔融温度随着BT单元含量的增加而提高,当BT含量达到80%时,出现明显的双重熔融峰;TGA测试表明,随着n(DMT):n(AA)增大,PBAT的热失重温度提高。力学性能测试结果显示,随着DMT含量的增加,拉伸强度逐渐增加,而断裂伸长率明显下降;由系列PBAT表面接触角测试可知,随着DMT含量的增加,PBAT接触角逐渐增大,亲水性有所降低。

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第1章 绪论

1.1研究背景

1.2生物可降解高分子材料的概述

1.3 脂肪族聚酯的合成

1.4 脂肪族/芳香族共聚酯

1.5 课题的研究意义及内容

第2章 缩聚反应时间对聚（对苯二甲酸丁二酯/己二酸丁二酯）共聚酯的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 催化剂对聚（对苯二甲酸丁二酯/己二酸丁二酯）共聚酯的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 投料比对聚（对苯二甲酸丁二酯/己二酸丁二酯）共聚酯的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间论文发表情况

致谢