新型车用材料聚（丁二酸-co-己二酸丁二醇）共聚酯酶促降解性能研究

通过酯化和缩聚反应制备聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸丁二醇酯（PBA）和聚（丁二酸-co-己二酸丁二醇）共聚酯（P(BS-co-BA)）,对PBS、PBA和P(BS-co-BA)进行酶促降解研究。结果表明：与PBS和PBA相比,共聚酯具有良好的生物降解性能。6种聚酯酶水解速率依次为P(BS-co-40%BA)>P(BS-co-60%BA)>P(BS-co-80%BA)>P(BS-co-20%BA)>PBA>PBS。P(BS-co-40%BA)在10 h内基本完全降解,比PBS快26 h。与PBA相比,共聚酯的热稳定性得到提高,P(BS-co-40%BA)热分解50%的温度比PBA高22.3℃。随着降解时间的增加,共聚酯的化学结构、晶体结构和热稳定性基本不变,有利于其在新能源汽车设计中的应用。     

溶液与熔融相结合合成脂肪族聚酯

采用溶液与熔融结合法合成了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚癸二酸丁二醇酯(PBSe).采用1H NMR对聚合物结构进行表征,采用凝胶渗透色谱、热重分析和万能实验机测定PBS的相对分子质量及分布、热稳定性和力学性能.实验结果表明:聚酯的数均分子量都在5万以上,热分解起始温度均在300℃以上,断裂伸长率都大于300%,其中PBA更是超过了400%;结构对称性是熔点和生物降解性的主要影响因素,碳链的长短是热分解的主要影响因素.     

脂肪族聚酯的合成及降解性能研究

通过熔融和溶液结合法合成了脂肪族聚酯—聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物(P(BS-co-BA))和丁二酸丁二醇酯-癸二酸丁二醇酯共聚物(P(BS-co-BSe)),并对其进行了生物降解实验。采用GPC测定了脂肪族聚酯的分子量及其分布,并采用熔点仪测定了聚酯的熔点。得到脂肪族聚酯分子量、熔点以及分子结构对称性和降解之间的关系。     

酶催化一步法制备高分子质量PBSA共聚酯及其性能

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种具有广阔发展前景的生物基聚酯品种,但由于其分子链段柔性较高并且结晶度高,在实际应用过程中仍然面临热性能、力学性能、降解性能不足的弊端。选用条件更为温和的酶催化体系,以丁二酸二乙酯、己二酸二乙酯、丁二醇为原料,Novozym-435(固定化CALB酶)为催化剂,甲苯为溶剂,合成制备了一系列高分子质量的聚(丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)(PBSA)三元共聚酯。在反应温度80℃、酶的质量分数为10%的条件下,所制备的PBS与PBSA共聚酯的数均分子质量在18 400～21 200 g/mol,多分散性指数在1.7～2.0之间。采用核磁共振谱仪对制备的共聚酯产物的化学结构进行了表征。TGA结果表明,酶催化体系下的PBSA共聚酯的热稳定性要高于熔融体系下的产物。DSC与WAXD的结果表明,引入己二酸链段后,PBS的结晶能力下降。酶催化反应避免了重金属催化剂的使用,进一步拓宽了PBS在生物医药领域范围的潜在应用。     

脂肪酶N435对PBSA与PBSH的酶催化降解和分子模拟

分别采用2种酸1种醇和2种醇1种酸分别对聚丁酸丁二醇酯（PBS）改性,合成了不同化学结构的共聚酯聚（丁二酸丁二醇酯-co-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸己二醇酯)（PBSH）,并在磷酸缓冲液以它们为底物在磷酸缓冲液中,研究了对脂肪酶N435降解反应感受性的异同。采用质量损失率和凝胶渗透色谱评价了降解前后共聚酯相对分子质量的变化;广角X衍射仪和热重分析仪分析了酶降解前后共聚酯结晶度和热性质的变化;偏光显微镜对降解后的材料进行了形貌观测。结果表明,相比于PBS,PBSA和PBSH对脂肪酶的感受性有很大提高,24 h后降解率分别达到90 %和60 %以上,并且PBSA降解速率比PBSH快;降解后两种共聚酯相对分子质量变化不大,但相对分子量分布系数变宽,结晶度增大;降解3 d后PBSA的热稳定性降低,而PBSH的热稳定性提高。     

PBS不同化学结构共聚物的性能

采用改变原料的组分合成不同化学结构的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)改性共聚物:聚丁二酸丁二醇/己二酸丁二醇酯(PBS-co-BA)、聚丁二酸丁二醇酯/聚丁二酸乙二醇酯(PBS-co-ES)、聚丁二酸丁二醇酯/聚丁二酸己二醇酯(PBS-co-HS),利用FT-IR和1H-NMR表征共聚物的化学结构,并对共聚物的结构与物理性能、降解性能的关系进行对比.研究结果表明:所有共聚物的结晶度、熔点较其均聚物有所降低;但所有共聚物的断裂伸长率都有所提高.热分析结果表明:PBS-co-HS热性能有所提高,PBS-co-BA和PBS-co-ES有所下降.堆肥降解实验表明:所有共聚物的降解性都比均聚物有显著提高,其降解速度大小顺序为:PBS-co-BA>PBS-co-HS>PBS-co-ES>PBS,PBS-co-HS是综合性能最优良的材料.     

PBS基共聚酯降解性能的研究概述

简要分析了结晶能力、链段柔顺性和化学组成等对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)基共聚酯降解性能的影响。结果表明,柔软的链结构易于被生物降解,有规晶态结构阻碍生物降解,脂肪族聚酯比芳香族聚酯易于生物降解,并指出提高PBS基共聚酯的降解性能仍然是一项具有挑战性的工作。     

支化改性对聚丁二酸丁二醇酯性能影响

采用直接熔融缩聚法,用丁二酸和丁二醇分别与1,2-丙二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇共聚改性合成得到一系列产物聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(丁二酸丁二醇酯-co-丁二酸1,2-丙二醇酯)(PBSP)、聚(丁二酸丁二醇酯-co-丁二酸1,2-戊二醇酯)(PBST)和聚(丁二酸丁二醇酯-co-丁二酸1,2-己二醇酯)(PBSH).利用乌氏黏度计、1H NMR、DSC等对其摩尔质量、化学结构、热学性能和力学性能进行表征.结果表明,随着共聚酯分子主链上支链长度的增加,数均摩尔质量(Mn)几乎无变化,对应的熔点(Tm)、结晶温度(Te)、结晶度(Xc)、弯曲强度和拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率明显增加.冲击强度变化:PBSP-10＜ PBST-10＜ PBSH-10＜PBS,总体上PBSH-10表现出良好的综合力学性能.     

线性PBS基脂肪族聚酯的合成和降解研究

为了探讨线性PBS基脂肪族共聚酯的结构和降解之间的关系,首先合成了线性PBS基脂肪族共聚酯,即聚丁二酸丁二醇酯-共-聚己二酸丁二醇酯P(BS-co-BA),聚丁二酸丁二醇酯-共-癸二酸丁二醇酯P(BS-co-BSe),并将线性PBS基脂肪族共聚酯及PBS在土壤悬浮液中进行降解,通过GPC、熔点测定仪对线性PBS基脂肪族共聚酯的分子量和熔点进行了测定;通过测定降解过程中失重率和降解前后聚酯薄膜表面形貌来对共聚酯降解程度进行表征。结果表明:随着二元酸碳链的增长,分子对称性降低,降解性能增大。通过观察分子量,熔点及降解失重率的测定结果,得出分子量越大,降解越不容易进行;熔点越小,降解性能越好。     

聚丁二酸丁二醇酯的共聚改性

分别以乙二醇、己二醇、己二酸作为聚丁二酸丁二醇酯的共聚组分，合成了丁二酸丁二醇酯丁二酸乙二醇酯共聚物、丁二酸丁二醇酯丁二酸己二醇酯共聚物、丁二酸丁二醇酯己二酸丁二醇酯共聚物。用FT-IR和^1H-NMR对其进行了结构表征；GPC测试表明改性产物均具有较高的相对分子质量；DSC测试表明其熔点和结晶度较均聚物低，其拉伸强度有所降低，但断裂伸长率显著提高。     

生物可降解共聚物PBST和PBS的结构与结晶性能

利用核磁共振氢谱和广角X射线衍射法研究了生物可降解共聚物聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯(PBST)的结构及结晶性能,并与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行比较。结果表明:PBST为无规共聚物,其晶体结构为三斜晶系,PBS为均聚物,为单斜晶系,PBST的结晶度和结晶尺寸均比PBS的小。     

聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚物的合成与表征

以丁二酸和1,4-丁二醇为原料,采用熔融缩聚法合成了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)预聚物,再与L-丙交酯(L-LA)开环共聚,合成聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚物(PLLA-co-PBS)。研究了共聚物的结构、热性能、结晶性能和亲水性。结果表明,PBS与L-LA开环共聚生成了PLLA-co-PBS嵌段共聚物;PLLA-co-PBS嵌段共聚物经两个阶段的热分解,且PBS链段的引入提高了聚合物的热稳定性;随着PBS引入量的增加,聚合物的结晶性能,亲水性能都有一定的提高。     

不同端基结构聚丁二酸丁二醇酯的合成和生物降解研究

以丁二酸、丁二醇为原料,通过对不同端基的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行合成和降解,研究了羟基封端、羧基封端和等摩尔比的PBS在堆肥土土壤悬浮液中的降解情况。通过检测降解过程中失重率的变化及降解前后薄膜表面形貌的变化,得出不同端基结构PBS的降解性能。     

PBAT的制备与性能

采用3种不同的制备方法合成聚(己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT),通过研究反应时间、温度以及不同合成方法对共聚物相对分子质量的影响,得出制备方法-(M1)为制备聚(己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯)的最佳工艺路线.利用FTIB、NMR研究PBAT共聚酯结构,及共聚物的热性能和流变性能.     

生物可降解聚丁二酸己二酸丁二醇共聚酯的合成

通过控制1,4-丁二醇(B)与丁二酸(S)和己二酸(A)的投料比,经过酯化和缩聚制备了高摩尔质量的聚丁二酸己二酸丁二醇共聚酯.通过研究缩聚反应的时间、温度和催化剂用量对反应酯化率的影响,确定了制备聚丁二酸己二酸丁二醇共聚酯的最佳工艺.在最佳的反应条件下,反应酯化率最高为96.2%,PBSA(Mn=40 280g/mol,Mw/Mn=1.056 640).红外光谱的结果表明PBSA为一个高摩尔质量的聚酯.     

扩链前后PBS、P(BS-co-BA)和P(BS-co-BE)的降解性能

用癸二酸、己二酸部分取代丁二酸,通过熔融、溶液相结合的聚合方法,得到两者一系列共聚物。选用PBS、20%癸二酸取代丁二酸的共聚物P(BS-co-BA)和20%己二酸取代丁二酸的共聚物P(BS-co-BE)作为样品,在土壤悬浮液中进行降解,通过降解前后的失重率变化以及薄膜表面的形貌变化对试验结果进行表征。结果表明:扩链前后PBS,P(BS-co-BA)和P(BS-co-BE)均具有一定的生物降解性能,大小顺序均为P(BS-co-BE)>P(BS-co-BA)>PBS,但扩链后聚合物的降解性能略低于扩链前的聚合物。     

不同酶对PBS基共聚酯/淀粉复合材料降解性能的影响

采用L_9(3~3)正交试验对α–淀粉酶降解聚丁二酸丁二酯(PBS)基共聚酯/热塑性淀粉(TPS)复合材料的条件进行了优化,得出α–淀粉酶的最优降解条件为:温度65℃,磷酸盐缓冲液p H=6.8,α–淀粉酶浓度3.5 g/L。利用α–淀粉酶和南极假丝酵母脂肪酶N435对PBS/TPS、聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸二甘醇)酯(PBS-co-DEG)/TPS、聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸乙二醇-co-丁二酸聚乙二醇200)酯(PBES-co-PEG200)/TPS、聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸乙二醇-co-丁二酸聚乙二醇400)酯(PBES-co-PEG400)/TPS复合材料分别进行降解实验,研究了两种酶对这4种复合材料降解性能的影响。结果表明,α–淀粉酶和N435脂肪酶对复合材料均有较好的降解能力,当降解时间较短(6 h)时,α–淀粉酶对复合材料的降解效果优于脂肪酶N435,但当降解时间超过60 h后,后者的降解效果略优于前者;(PBES-co-PEG200)/TPS和(PBES-co-PEG400)/TPS复合材料的降解性能总体上优于(PBS-coDEG)/TPS及PBS/TPS复合材料;随PEG200和PEG400在共聚酯中的含量增加,即醚链含量的增加,相应复合材料的质量损失率呈升高趋势,但当醚链含量较高时,复合材料的质量损失率反而有所下降。     

脂肪族聚酯降解材料的研究进展

本文对脂肪族聚酯类生物降解材料聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等进行了简单的综述,简要地介绍了其主要应用领域及存在的主要问题。     

1,2-环己二醇改性聚丁二酸丁二酯的结构与性能

以1,4-丁二酸(SA)、1,4-丁二醇(BDO)、1,2-环己二醇(CHD)为原料,通过改变BDO与CHD投料比,采用熔融缩聚法制备了一系列的CHD改性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共聚酯。采用¹H-NMR表征了共聚酯的化学结构,并且,分析了CHD占主链二醇含量对共聚物分子量及其分子量分布、熔融和结晶性能、热稳定性能、拉伸性能及脂肪酶降解性能的影响。结果表明,随着CHD含量的增加,共聚酯的数均分子量从7.45×10⁴下降至4.75×10⁴,由结晶度48.5%的半晶态转变为无定形态,热分解损失为质量5%时,温度降低了26.7℃,拉伸强度由38.2 MPa降低至14.9 MPa,但脂肪酶降解性能显著提高。PBS主链引入适量CHD后,可以有效地调控PBS的结晶度及柔顺性,提高了PBS在非堆肥条件下的降解速度。     

PBAT增韧改性交联PBS的性能研究

采用聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)对交联聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行熔融共混改性研究,运用熔体流动速率仪、毛细管流变仪、偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和电子万能拉力机等表征手段对共混物的流变性能、热性能、结晶性能和力学性能进行分析。结果表明,随着PBAT含量的增加,共混物的熔体黏度不断增加,结晶度下降,拉伸强度降低,断裂伸长率在PBAT质量分数为30%时达到300%,约为纯PBS的30倍,材料的韧性明显提高。