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PBS基生物降解材料的制备及改性研究

作　者: 郭绍强
导　师: 李志庭
学　校: 河北大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 生物降解聚酯 PBS PBDEGSs 结晶动力学 活化能
分类号: TB39
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 113次
引　用: 2次
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内容摘要


合成高分子材料以年产量超过1.4亿吨而成为人类使用量最大的材料品种。在给人们带来极大方便的同时也不可避免地造成了环境污染,尤其是用在周期较短的农业、包装业及医疗产业中。因此,开发可降解的高分子材料就显得非常重要。目前研究的可生物降解的聚合物中,脂肪族聚酯因其聚合物分子链中含有酯键,在自然环境或生物体内容易受到进攻而断链,进而发生降解,因而是目前研究的热点。其中聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是熔点较高的一种典型的半晶质的热塑性塑料,其性能优异,有很广的应用领域,因此有重要的研究价值。但是,PBS的性能难以满足各种不同的要求,需要通过改性以进一步扩大PBS的应用范围。本论文通过共聚和共混改性的方法来改善PBS的性能,以满足材料进一步的要求。采用差示扫描量热仪(DSC)测定PBS/PHAs共混体系的熔融和结晶行为,结果表明：PHAs使PBS的起始结晶温度提高,晶体生长速率加快。但当PHAs含量达到一定值后又出现了下降的趋势。采用Jeziorny理论分析了共混体系非等温结晶初始阶段的动力学。结果表明,PHAs的加入对于PBS的结晶动力学参数影响不大,PHAs的加入没有起到异相成核的作用。用Kissinger方程计算了体系的结晶活化能,结晶活化能出现了先上升后下降的趋势,分析表明PHAs发挥了稀释剂的作用,促进了PBS的结晶化作用。采用Avrami方程对共混体系的等温结晶动力学进行了研究,结果同样说明PHAs的加入对PBS的结晶动力学参数影响不大,PHAs没有起到异相成核的作用。采用偏光显微镜观察PBS/PHAs共混物的结晶形态,结果发现PHAs使PBS的球晶形态更加完善。以丁二酸、丁二醇和二甘醇为原料,钛酸丁酯为催化剂,多聚磷酸为稳定剂,通过两步法合成了生物降解聚酯丁二酸丁二醇/二甘醇共聚酯(PBDEGSs)。采用DSC测定共聚酯的熔融、结晶行为和非等温结晶动力学。结果表明,共聚酯的熔点随二甘醇组分含量的增加而逐渐降低。采用Jeziorny方程分析PBDEGSs的结晶动力学机理,结果表明,DEG链段影响PBS的结晶生长维数并且在一定程度上降低了PBS的结晶速率。莫志深法分析也得到了相似的结果。同时,DEG分子中柔性的醚键使PBDEGSs的结晶活化能明显低于PBS的结晶活化能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-20
  引言  10-11
  1.1 生物降解聚合物分类及发展现状  11-16
    1.1.1 生物降解高分子的分类  11-12
    1.1.2 可生物降解塑料的发展现状  12-16
  1.2 PBS生物降解塑料的简介  16-19
    1.2.1 PBS生物降解塑料的性能与用途  16-17
    1.2.2 PBS生物降解机理  17
    1.2.3 PBS基生物降解材料的制备  17-18
    1.2.4 PBS降解塑料的发展及现状  18-19
  1.3 本研究的主要内容、目的及意义  19-20
第2章 实验部分  20-23
  2.1 实验原料  20
  2.2 仪器设备  20
  2.3 试样制备  20-21
    2.3.1 PBS/PHAs的制备  20-21
    2.3.2 聚丁二酸丁二醇酯/缩乙二醇酯共聚酯的制备  21
  2.4 材料表征  21-23
    2.4.1 结晶和熔融行为  21
    2.4.2 结晶动力学  21-22
    2.4.3 结晶形态  22-23
第3章 PBS/PHAs的熔融行为和结晶动力学  23-32
  引言  23
  3.1 结晶和熔融行为  23-24
  3.2 非等温结晶性能  24-28
    3.2.1 非等温结晶行为  24-25
    3.2.2 结晶动力学  25-27
    3.2.3 非等温结晶活化能  27-28
  3.3 等温结晶性能  28-31
    3.3.1 等温结晶行为  28
    3.3.2 等温结晶动力学  28-30
    3.3.3 结晶活化能  30
    3.3.4 结晶形态  30-31
  本章结论  31-32
第4章 PBDEGSs的熔融行为和结晶动力学  32-43
  引言  32
  4.1 结晶和熔融行为  32-34
  4.2 结晶动力学  34-40
    4.2.1 Jeziorny方程分析  34-38
    4.2.2 Ozawa方程分析  38-39
    4.2.3 莫志深法分析  39-40
  4.3 结晶活化能  40-42
    4.3.1 Kissinger法计算  40-41
    4.3.2 Vyazovkin法计算  41-42
  本章小结  42-43
参考文献  43-47
全文结论  47-48
致谢  48-49
攻读硕士学位期间发表论文  49

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 其他材料
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