生物降解聚丁二酸丁二醇/二甘醇酯的合成与性能研究

以丁二酸(SA)、1,4-丁二醇(BD)和二甘醇(DEG)为原料,通过直接聚合法合成了可生物降解的聚丁二酸丁二醇/二甘醇酯(PBDGS)。采用1H-NMR,GPC,DSC等对产物进行了表征,研究了物料配比对共聚酯热性能、力学性能、降解性能和亲水性的影响。结果表明,DEG的引入能够有效抑制聚酯链段的结晶能力,同时改善材料的亲水性,使其降解性能较纯PBS有显著提高。     

聚(丁二酸丁二醇-co-二聚酸丁二醇)酯的合成及等温结晶行为

以1,4-丁二醇(BDO)、丁二酸(SA)和二聚酸(DA)为原料,采用先酯化后缩聚的两步法合成一系列聚(丁二酸丁二醇-co-二聚酸丁二醇)酯(PBSBDA)。采用核磁共振谱仪、凝胶渗透色谱仪、X射线衍射仪、热台偏光显微镜、差示扫描量热仪等分析聚酯结构组成及结晶行为。研究发现,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)与PBSBDA同为单斜α晶系,无晶型变化;球晶形貌呈环带状,球晶形态随化学结构和结晶温度改变。利用Avrami方程分析聚酯等温结晶动力学,结果表明Avrami指数(n)均在2.2~2.8之间,聚酯主要表现为异相成核的三维球晶生长,DA单体的引入没有改变其成核方式和生长方式。聚酯的熔融-重结晶行为使其在等温结晶后的升温过程中呈现熔融双峰。     

Avrami结晶动力学理论在非等温条件下的应用

对Ａｖｒａｍｉ结晶动力学理论在非等温条件下的几种应用形式进行了比较。结果表明用Ａｖｒａｍｉ基本方程，速率方程和经典理论均可异出与Ｏｚａｗａ方程同形的方程。将导出的方程用于解析高聚物的等速变温ＤＳＣ结晶曲线，既可求出表征结晶机理的参数Ａｖｒａｍｉ指数ｎ，又可求出表征结晶速率的参数。对各种方法得结构进行了比较，发现依据经典理论导出的方程计算结晶速率常数与等温结晶所得结果吻合得最好。     

聚己内酯等温结晶的Avrami动力学研究

利用示差扫描量热仪(DSC)分析了3种不同分子量的聚己内酯(PCL)在30～45℃的等温结晶,并通过Avrami方程对其进行了等温结晶动力学研究。在此温度范围内,PCL的结晶度与等温结晶时间的关系曲线都呈现S型,说明其均采用异相成核的方式。根据Avrami关系式解出的双对数图都存在很好的直线关系部分,推导出Avrami指数(n)的值大都约为整数,在相同的Tc下,PCL生长方式类似,与分子量基本无关。lnK(结晶速率常数)随Tc的升高逐渐减小,说明晶体生长速率逐渐下降。在相同的Tc下,随着分子量的增加,结晶速率逐渐下降。半结晶时间(t1/2)随Tc的升高而降低,说明在此温度范围内晶体的生长速率随着Tc的升高而减慢。通过原子力显微镜(AFM)研究了PCL在30～45℃等温结晶的晶体表面,推导出的n值与Avrami方程拟合出的n值基本一致,说明Avrami动力学分析的结果是比较可靠的。     

聚丁二酸丁二醇酯及聚丁二酸/己二酸-丁二醇酯在微生物作用下的降解行为

研究了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物聚丁二酸/己二酸-丁二醇酯(PBSA)薄膜在可控堆肥条件下的宏观生物降解行为,结果显示,PBS和PBSA薄膜具有良好的生物降解性能,降解过程经历三个阶段:诱导期、加速期和平坦期。对堆肥中的微生物进行分离和筛选,发现杂色曲霉菌对PBS和PBSA的生物降解能力最强。进一步研究PBS和PBSA薄膜在杂色曲霉菌作用下的微观生物降解行为,结果表明,PBSA薄膜比PBS薄膜具有更快的生物降解速率。     

聚羟基丁酸酯的等温与非等温结晶动力学

用差示扫描量热法(DSC)研究了聚羟基丁酸酯(PHB)的等温与非等温结晶动力学。采用Avrami方程分析了等温结晶动力学,Avrami指数n≈2,表明PHB以异相成核的二维平面晶体方式生长,等温结晶活化能为82.4 kJ/min。采用Jeziorny法和莫志深法分析了PHB的非等温结晶动力学,Avrami指数n≈3,表明PHB非等温结晶过程以异相成核的三维球晶方式生长。     

Avrami结晶动力学理论在非等温条例下的应用

对Ａｖｒａｍｉ结晶动力学理论在非等三条件下的几种应用形式进行了比较。结果表明用Ａｖｒａｍｉ基本方程、速率方程和经典理论均可导出与Ｏｚａｗａ方程同形的方程。将导出的方程用于解析高聚物的等速变温ＤＳＣ结晶曲线，既可求出表征结晶机理的参数Ａｖｒａｍｉ指数ｎ，又可求出在征结晶速率的参数。对各种方法所得结果进行了比较，发现依据经典理论导出的方程计算结晶速率常数与等温结晶所得结果吻合得最好。     

不同质量PET切片的非等温结晶动力学

用DSC方法研究了三种不同质量聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片非等温结晶动力学。结果表明，PET切片都很好遵循Avrami方程和Ziabicki方法描述冷却速率对聚合物结晶形态的影响。PET切片中增加二甘醇(DEG)含量，可降低切片结晶速率，使熔融结晶温度向低温方向移动。结晶速率小，结晶温度低的切片，不一定结晶能力小。     

聚己内酯/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物熔融共混体系的力学性能、结晶及流变行为研究

通过熔融共混制备了生物可降解的聚己内酯(PCL)/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)共混体系,采用万能拉力机、差示扫描量热仪(DSC)、旋转流变仪分别研究了共混体系的力学性能、结晶和流变行为。结果表明,PCL/PBSA为不完全相容的体系,共混体系的相形态依赖于共混物的组分比,随着PBSA组分含量的增加,相形态发生变化,存在不相容的相界面,适量的添加PBSA能改善PCL的结晶、流变及力学行为。     

微交联聚丁二酸丁二醇酯/聚四氢呋喃醚嵌段共聚物的合成和性能

以丁二酸、丁二醇、聚四氢呋喃醚(PTMO)和柠檬酸为原料,采用熔融缩聚法合成了微交联聚丁二酸丁二醇酯/聚四氢呋喃醚(c-PBS/PTMO)嵌段共聚物,其中PTMO质量分数为50%。采用核磁共振(1H-NMR)对其结构进行了表征;采用差示扫描量热(DSC)、乌氏黏度计和流变性能测试仪对其结晶熔融性能和流变力学行为进行了研究。研究表明,当加入的柠檬酸质量为PBS质量的1%时,聚合物凝胶含量为20.3%,特性黏数增加38%;使PBS硬段结晶熔融温度降低8.4℃,熔融焓、结晶焓和结晶度分别降低3.1 J/g、6.4 J/g和5.7%,但对PTMO软段影响较小;使嵌段共聚物的剪切储能模量和复数黏度提高,而损耗角tanδ降低。表明少量的柠檬酸的引入,有利于提高c-PBS/PTMO嵌段共聚物的熔体强度。     

纳米氧化石墨烯/聚丁二酸丁二醇酯复合材料的制备与性能

以天然石墨为原料,利用改进的HUMMERS'法制备了氧化石墨烯(GO);采用原位复合方式制备了纳米氧化石墨烯/聚丁二酸丁二醇酯(GO/PBS)复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明:适量GO的加入能更有效地加快GO/PBS复合材料的结晶速度;GO的加入,提高了GO/PBS复合材料的力学性能和酶降解速率;随着GO添加量的增加,复合材料晶体尺寸减小,GO起到了成核剂的作用。     

聚乙二醇-聚丁二酸丁二醇酯-聚乙二醇嵌段共聚物的合成与表征EI北大核心CSCD

以1,4-丁二酸(SA)和过量的1,4-丁二醇(BD)为反应物,通过熔融缩聚制备了羟基封端聚丁二酸丁二醇酯齐聚物(OH-PBS-OH),以甲氧基聚乙二醇(Me OPEG)与丁二酸酐进行半酯化得到含端羧基的预聚物,再用二氯亚砜对预聚物进行活化,得到含酰氯端基的预聚物(Me OPEG-COCl);以Me OPEG-COCl与OH-PBS-OH为反应物,通过溶液法合成聚乙二醇-聚丁二酸丁二醇酯-聚乙二醇(Me OPEG-PBS-PEGOMe)嵌段共聚物。利用红外光谱、核磁共振、差示扫描量热、广角X射线衍射、偏光显微镜等手段对共聚物的结构、结晶性能和酶降解性能进行研究。结果表明,Me OPEG-PBS-PEGOMe嵌段共聚物中,聚乙二醇(PEG)链段的引入未改变聚丁二酸丁二醇酯(PBS)链段的晶体结构,但结晶形态由球晶转变为麦穗状晶体;同PBS比较,Me OPEG-PBS-PEGOMe嵌段共聚物的结晶速率降低,酶降解速率加快。     

r-PTFE对PBT非等温结晶动力学的影响

以回收聚四氟乙烯(r-PTFE)为成核剂,对聚对苯二甲酸丁二醇酯(BPT)进行成核结晶改性,采用差示扫描量热仪(DSC)研究了PBT/r-PTFE复合材料的非等温结晶行为,考察了不同降温速率对PBT/r-PTFE共混物结晶行为的影响,并对其DSC扫描数据采用Jeziorny法和Liu-Mo法进行处理,采用Kissiinger法计算体系结晶活化能。结果表明:r-PTFE对PBT具有异相成核作用,可明显提高PBT的结晶度及其结晶速率,且加入r-PTFE并不会改变PBT的成核和增长方式。由Kissinger法计算得出的结晶活化能结果表明,加入r-PTFE树脂能够明显降低PBT的结晶活化能,进一步验证r-PTFE对PBT具有成核促进作用。     

纳米纤维素/聚丁二酸丁二醇酯母粒改性聚乳酸的结晶与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为增韧相,纳米纤维素(CNF)为增强相,采用不同的挤出温度,利用双螺杆挤出机熔融共混制备出一系列CNF/PBS母粒改性PLA复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜和万能试验机以及悬臂梁冲击试验机对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明:CNF可以起到异相成核的作用,但含量过多易引起团聚;与纯PLA相比,当CNF/PBS复合母粒的添加量为20%时,低温挤出的复合材料的结晶度、冲击强度分别提高了10.66%和141.51%,拉伸强度仅下降14.86%;当CNF/PBS母粒的添加为20%时,低温挤出的PLA基复合材料的结晶度、拉伸强度和冲击强度分别较高温下挤出的复合材料提高了11.61%、3.82%和16.37%。     

聚丁二酸丁二醇酯/聚羟基烷酸酯熔融共混物的结晶及流变力学行为

用熔融共混法制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[Poly(3HB-co-4HB)]复合降解材料,利用差示扫描量热(DSC)、旋转流变仪及万能拉力机对其结晶、流变行为及力学性能进行研究。结果表明,在PBS中加入Poly(3HB-co-4HB)后,发现结晶起始温度(To,c)、结晶峰温度(Tp,c)以及结晶结束温度(Te,c)有所提高,结晶度随着Poly(3HB-co-4HB)的增加呈先增大后下降的趋势;PBS/Poly(3HB-co-4HB)复合降解材料随着Poly(3HB-co-4HB)添加量的增大,断裂伸长率和拉伸强度却呈下降趋势;同时剪切储能模量(G′)、剪切损耗模量(G″)呈现出单增趋势。因此,在复合降解材料中添加适量的Poly(3HB-co-4HB)能改善PBS的结晶、流变及力学行为。     

纤维素-聚丁二酸丁二醇酯复合薄膜的制备

目的利用添加剂改善离子液体溶剂再生纤维素的性能。方法以离子液体为纤维素溶剂,利用柔性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)增韧纤维素薄膜,并对复合薄膜的结构进行研究。利用拉伸实验仪和扫描电子显微镜,研究复合薄膜的力学性能及拉伸机理。结果 PBS质量分数为1%时,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率由纯纤维素的45.6 MPa和7.21%提高到58 MPa和15.6%,分别提高了30.7%和48.2%。结论 PBS是以共混的形式存在于纤维素基体中,它们之间没有化学键作用,PBS的含量显著影响其颗粒的大小和分散状态。低含量下PBS微颗粒均匀分散在纤维素基体内,降低了纤维素分子间氢键的密度,有利于纤维素分子链滑移,增强复合薄膜韧性。     

聚乳酸-聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚体系对聚乳酸熔体流变性能的影响

采用未封端的聚乳酸(PLA1)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)通过大分子链末端直接脱水酯化反应制备聚乳酸-聚丁二酸丁二醇酯嵌段共聚体系(LB),并对比研究LB体系及纯PBS两种改性剂对封端聚乳酸(PLA)熔体流变性能的影响。流变测试结果证明,LB或PBS的添加均使PLA的储能模量有较明显的提高。但当改性剂的含量相同时,LB对PLA熔体流变性能的提高幅度明显高于PBS,这可能是因为在LB共聚体系中除传统的"海岛"结构外还形成了新的PLA1-PBS"核壳"结构。     

聚丁二酸丁二醇酯和聚辛二酸丁二醇酯及聚(丁二酸-co-辛二酸丁二醇)共聚酯的酶促降解

以1,4-丁二醇与不同链长二元酸单体为原料,合成了聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚辛二酸丁二醇酯（PBSub）2种均聚酯和4种不同比例聚(丁二酸-co-辛二酸丁二醇)共聚酯。以上述6种聚酯为降解底物,利用角质酶对其进行降解研究。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪等对聚酯及其降解产物进行表征分析。6种聚酯的晶体结构、熔点、结晶度和热稳定性变化不大。研究表明,聚酯的结晶度和熔点温度是影响其酶降解的重要因素。角质酶降解共聚酯的结晶区和非结晶区,但优先降解非结晶区。丁二酸/辛二酸投料摩尔比为4/6和6/4的降解效果最好,但摩尔比为6/4的样品熔点较高,为最佳比例。     

聚丁二酸丁二醇酯/聚ε-己内酯共混物的性能研究

将不同比例的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚ε-己内酯(PCL)经过混炼、压膜成型制成PBS/PCL共混聚酯。通过红外(FT-IR)、热失重(TG)、X-射线衍射(XRD)、偏光显微镜、拉力测试对聚酯的化学结构、热性能、结晶度、表面形貌、拉伸性能等进行了研究。结果表明:共混聚酯的热稳定性随着PBS含量的增加而增强;结晶度随着共混比例的变化呈现减少、增加、又减少的趋势,PBS/PCL60结晶度最大达到58%,聚酯结晶均以球晶为主;延展性随着PCL比例的增加而增强。