聚(己二酸丁二醇酯--对苯二甲酸丁二醇酯)的改性研究

摘要

脂肪族-芳香族共聚酯作为一类新型的生物可降解材料已成为材料科学领域研究的热点。其中，聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）(PBAT)是由己二酸、对苯二甲酸、丁二醇聚合而成的新型脂肪族-芳香族共聚酯材料，既含有柔性的脂肪链段，又含有刚性的芳香链段。因此，PBAT同时具有脂肪族单元的生物降解性和芳香族单元的机械性能。但PBAT的机械性能较差，且价格昂贵，限制了它的应用。因此，寻找有效的方法来改性PBAT，并建立PBAT改性材料结构与性能之间的关系，是拓展PBAT应用的有效途径。 本文首先采用熔融共混的方法制备了聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）/碳纳米管(PBAT/CNTs)复合材料、聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）/聚乳酸(PBAT/PLA)共混材料以及聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）(PBAT)基玻纤增强材料，然后研究了这些材料的结构、力学性能和粘弹行为等性能，重点考察了PBAT改性后的性能，建立了结构与性能之间的关系;并通过钛酸四丁酯(TBT)和玻纤(GF)对PBAT/PLA共混物改性，对比了改性前后性能的差异，目的在于为制备高性能的PBAT基生物可降解复合材料通过理论和实验依据。主要研究结果如下: (1)对于PBAT/CNTs复合材料，CNTs能够较均匀的分布在PBAT基体中;加入CNTs后，复合材料的拉伸强度略有下降，但杨氏模量、储能模量却在一定程度上得到提高;纯PBAT和PBAT/CNTs体系的蠕变和应力松弛都强烈依赖于实验温度和外加应力，随着温度的升高和施加应力的增大，体系的蠕变和应力松弛速率均加快，并且CNTs含量的增加，材料的抗蠕变和抗应力松弛能力都明显增强;两相模型很好的描述了CNTs的浓度和分散情况对PBAT/CNTs体系的线性动态流变行为，进一步获得与CNTs近程和远程结构有关的结构参数; (2)对于PBAT/PLA共混体系，形态表征结果说明PBAT和PLA两者热力学不相容，其相形态与两相的组成比有关，随着PBAT组分含量的逐渐增大，体系的相形态由球形液滴分散到拉伸的液滴状以及双连续形态直至体系发生相反转，且相反转的临界值约为59wt％;利用钛酸四丁酯(TBT)对PBAT/PLA(70/30)共混物进行反应增容，分散相的相畴变小，界面粘结得到增强，相形态显著改善;增容后的拉伸强度和杨氏模量都表现先增大后减小的趋势，这是由于过多的TBT导致了本体聚合物发生降解反应的缘故; (3)对于PBAT基GF增强体系，GF对PBAT/GFs和PBAT/PLA/GFs体系都有很显著的增强效果，并且PBAT/PLA/GFs体系的增强效果明显好于PBAT/GFs体系;GF与基体材料的界面粘结效应都很差，在PBAT/GFs和PBAT/PLA/GFs体系中表面都很光滑。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)

1．1．1 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)的结构与性能

1．1．2 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)的简介

1．2 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)的改性研究

1．2．1 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)的共混改性

1．2．2 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)的填充改性

1．3 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)的应用前景

1．4 本论文的研究内容与意义

1．4．1 论文的研究目的

1．4．2 论文的研究内容

第二章 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)／碳纳米管纳米复合体系

2．1 引言

2．2 实验

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 PBAT／CNTs材料的制备

2．2．4 PBATCs复合材料的测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 碳纳米管(CNTs)在PBAT基体中的分散

2．3．2 PBAT／CNTs复合材料的力学性能

2．3．3 PBAT／CNTs复合材料的粘弹性

2．4 结论

第三章 聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)／聚乳酸共混体系

3．1 引言

3．2 实验

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 PBAT／PLA共混体系的制备

3．2．4 PBAT／PLA共混体系的测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 PBAT／PLA共混体系的相形为

3．3．2 PBAT／PLA共混体系的增容

3．3．3 PBAT／PLA／TBTs共混体系的相形态

3．3．4 PBAT／PLA／TBTs共混材料的力学性能

3．4 结论

第四章 玻璃纤维增强聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)及其共混材料

4．1 引言

4．2 实验

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 共混材料的制备

4．2．4 共混材料的测试与表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 GF对PBAT／GFs材料力学性能的影响

4．3．2 GF增强PBAT／PLA共混物

4．4 结论

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术和会议论文

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