合成乳酸-丁二烯共聚物及基于该共聚物弹性体的研究

摘要

聚乳酸(PLA)因其良好的生物降解性和优良的可加工性能,被认为是最有应用前景的生物材料,它的开发和利用除可解决环境污染问题外,其重要意义还在于为以石油资源为基础的塑料工业开辟取之不尽的原料资源。
　　 目前限制聚乳酸材料发展和应用主要有以下两方面的因素:一是现有合成方法成本太高；二是聚乳酸呈现脆性,冲击强度差。因此,为了扩大聚乳酸的应用领域,制得低成本、性能优异的乳酸聚合物,本文创新性地提出了一条合成乳酸共聚物的全新路线:先通过熔融缩聚法制备了具有一定分子量的L-乳酸预聚体(PLLA),然后与丁二烯橡胶发生共聚反应,合成乳酸-丁二烯(PLLA—PB)共聚物。这种新工艺具有以下优点:由熔融直接缩聚制备聚乳酸预聚体,避开了高成本丙交酯的制备,因此可以大大降低成本;可以制得性能优良的乳酸聚合物,因为选用了是橡胶共聚预聚体,可以很好改善共聚物的脆性。本文的主要工作分为以下两大部分:
　　 第一部分,主要探讨了共聚反应的合成方法和合成条件。使用乌氏粘度计测出了PLLA—PB共聚物的分子量；使用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对共聚物结构进行了表征；使用偏光显微镜(POM)表征了共聚物在不同温度下的结晶速度和结晶形态。这些表征显示,通过这种方法制备出了PLLA—PB共聚物,和纯PLLA相比,其结晶性能和结晶形态有所改变。
　　 第二部分,通过进一步调整反应物的投料比,合成了基于PLLA—PB共聚物的弹性体。测量了该弹性体室温下的密度、在三氯甲烷中的溶胀度；计算出其交联密度和交联程度；对其进行了动态热机械性能(DMA)的研究；测定了其拉伸力学性能和应力松弛；使用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对共聚物的表面相态进行了表征；使用接触角仪(CA)对共聚物的表面性质进行了表征。这些测试结果表明,可以得到具有良好力学性能的弹性体。这些力学性能的受到了聚合物成分、交联度和微观形态的影响。接触角测试表明,该共聚物为疏水性材料。最后研究了该弹性体在碱性溶液中的降解情况。