长碳链聚酯的合成及其增韧聚乳酸的研究

摘要

长碳链脂肪族聚酯（LCAPEs）主要来源于可再生资源，具有类似聚乙烯（PE）的结晶能力和力学性能，同时具有降解性，可作为聚烯烃的替代材料而被广泛研究。如今，十二烷二酸（DA）已成为用于合成长链脂族聚酯的最广泛使用的单体之一，因此，一方面利用常见的来源于生物的二醇与十二烷二酸制备高分子量生物基LCAPEs，研究一系列聚（十二烷二酸基醇酯）的热性能和机械性能具有十分重要的意义。另一方面，利用聚（十二烷二酸基醇酯）作为软段与聚乳酸共聚的方法增韧聚乳酸，来代替传统烯烃增韧聚乳酸，制备完全生物降解材料，未来以解决白色污染问题。 首先利用十二烷二酸和二醇通过熔融缩聚的方法制备了九种具有高分子量的生物基长链脂肪族聚酯，二醇的碳原子数为C2-C10。系统研究了二醇碳链长度以及聚酯碳的奇偶效应对所得LCAPEs的结构，热性能和力学性能的影响。DSC结果显示，偶数碳聚酯的结晶温度、熔融温度（Tm）以及焓值均高于相应的奇数碳聚酯；WAXD衍射显示奇偶效应对衍射峰有明显影响，奇数碳聚酯的衍射角与偶数碳聚酯相比具有系统性的偏移。除了显著的奇偶效应之外，不管奇数或偶数碳聚酯，Tm首先降低，然后随着CH2的数量增加依次增加。特别的，聚（十二烷二酸乙二醇酯）（P2D）和聚（十二烷二酸丙二醇酯）（P3D）分别与聚（十二烷二酸丁二醇酯）和聚（十二烷二酸戊二醇酯）相比具有更高Tm，可能是归因于P2D和P3D的独特链构象。此外，这些聚酯显示出类似PE的机械性能，具有优异的拉伸强度和断裂伸长率（εb）。奇数碳聚酯的断裂伸长率明显高于偶数碳聚酯，其中聚（十二烷二酸壬二醇酯）具有最高的εb，达到1972%。 利用十二烷二酸与含侧基的二醇，制备了羟基封端的含侧基聚（十二烷二酸基醇酯）作为中间软段，以线性P2D作对比，引发丙交酯开环聚合制备了一系列三嵌段聚酯。研究了不同的含侧基聚酯的性质以及对三嵌段聚酯热性能、结晶性能以及力学性能的影响。经研究发现，含侧基的聚（十二烷二酸基醇酯）仍具有结晶和熔融行为，但结晶能力低于P2D，Tm、Tc以及焓值远低于P2D；中间软段嵌段后的Tm、Tc和焓值又具有明显的降低，并且结晶峰和熔融峰变平缓，中间段聚酯的结晶能力变弱；XRD测试发现，PLLA共聚后，软段和硬段的衍射峰会有明显的平缓趋势；通过TGA测试可以发现，三嵌段聚酯的热稳定性有一定提高，可以有效的增强PLLA的耐高温性能。通过拉伸测试发现，几种三嵌段聚酯的拉伸强度与PLLA相比略下降，但是断裂伸长率都有明显提高，最高的断裂伸长率达400%。因此采用长碳链聚酯作为柔性软段与PLLA共聚是一种良好的增韧改性方法。

目录

引言

1 文献概述

1.1 脂肪族聚酯

1.2 长碳链聚酯

1.2.1 长碳链聚酯概述

1.2.2 长碳链聚酯单体

1.2.3 长碳链聚酯的合成

1.2.4 长碳链聚（十二烷二酸基醇酯）的研究

1.3 聚乳酸

1.3.1 聚乳酸概述

1.3.2 聚乳酸的增韧改性

1.3.3 脂肪族聚酯嵌段共聚的研究进展

1.4 选题意义与研究内容

2 聚（十二烷二酸基醇酯）的合成与研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 合成方法

2.2.3 测试表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 聚（十二烷二酸基醇酯）的合成与结构表征

2.3.2 聚（十二烷二酸基醇酯）的结晶性能研究

2.3.3 聚（十二烷二酸基醇酯）的力学性能研究

2.4 本章小结

3 长碳链聚酯增韧聚乳酸的合成与研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 主要原料1 药品

3.2.2 合成方法1 中间软段的制备

3.2.3 分析表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 中间软段的合成与表征

3.3.2 三嵌段聚酯的结构表征

3.3.3 不同中间软段对三嵌段聚酯的热性能影响

3.3.4 不同中间软段对三嵌段聚酯的机械性能影响

3.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢