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柠檬酸聚合物的合成与性能研究

作　者: 韩培亮
导　师: 杨保平；崔锦峰
学　校: 兰州理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 柠檬酸 生物降解 弹性体 聚氨酯 高固含量
分类号: TQ414
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


柠檬酸作为重要的化工原料,在我国经过近40年高速发展,已具有全球第一的规模和世界领先的技术水平。其中柠檬酸酯类产品由于优良的性能,在世界上已被应用于许多领域,而国内目前限于作PVC增塑产品。且中国柠檬酸生产供过于求的现象日益严重,因此大力发展柠檬酸酯类产品的应用,具有现实意义。第一,本文综述介绍了生物材料尤其是生物可降解弹性体的发展历史、应用及国内外研究情况,还介绍了聚氨酯涂料的研究进展,指出未来的发展方向。第二,采用柠檬酸（CA）、乙二醇（EG）为单体,正丁醇（BA）为分子量调节剂经一步法缩聚制备新型可生物降解的弹性体聚柠檬酸-乙二醇（poly（CA-co-EG）,PCE）,并通过改变分子量调节剂正丁醇的用量以及后期交联时间得到了一系列柔性透明的弹性体。采用傅里叶变换红外光谱,凝胶渗透色谱对产物进行表征分析,结果表明:预聚物的重均相对分子量为800～1200。力学性能测试表明所得材料的拉伸强度为0.5～1.50MPa,扯断伸长率为150～455%,杨氏模量为0.21～2.2 MPa,交联密度为28.2～303.9 mol.m-3。在37℃和pH值为7.4的磷酸缓冲溶液中进行了体外降解实验,结果表明该弹性体为一种降解较快的材料（浸泡65h后所有试样的降解都超过50%）。同时发现其力学性能、吸水性能和降解性能可通过正丁醇用量以及改变后期交联时间加以调节。第三,以柠檬酸聚酯多元醇作高固含量聚氨酯涂料的羟基树脂,经正交试验优选合成羟基树脂的工艺条件:n（油酸）:n（柠檬酸）:n（1,4丁二醇）=1:1:3.5,150～160℃/3h、190～200℃/2～3h。并讨论聚酯多元醇羟值及—NCO与—OH配比对涂膜性能的影响,当聚酯多元醇羟值为148 mgKOH·g-1,n（NCO）:n（OH）=1.2:1时,涂膜各项综合性能最佳,达到了S01-3标准（聚氨酯清漆标准）。此外催干剂二月桂酸二丁基锡浓度m（BTSL）/m（柠檬酸聚酯多元醇）=0.08%～0.1%时,表干时间可达到25～30min。本文创新性在于（1）聚柠檬酸-乙二醇为自主研发的具有高伸长率、低弹性模量的生物可降解弹性体。与目前临床应用及实验室合成的可降解弹性体相比,PCE的合成条件温和,不加任何催化剂和交联剂。合成产物具有一定的力学性能和吸水性,降解速率与同类型聚合物相比较快,并可通过改变后期交联时间适度调节,这都有利于其应用的广泛性。（2）合成的高固含量柠檬酸聚酯双组分涂料,通过柠檬酸的引入,降低了树脂的黏度,制备的涂料不仅具有良好的附着、柔韧性、耐冲击性、硬度以及耐化学品性,同时能有效降低VOC用量,具有一定的实用价值,同类型文章未见相关报道。

全文目录


目录  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章 绪论  10-24
  1.1 柠檬酸综述  10
  1.2 柠檬酸在可降解生物高分子材料中的应用与研究  10-19
    1.2.1 生物材料的研究背景  10-13
    1.2.1 可降解高分子生物材料的研究现状  13-16
    1.2.3 可降解高分子生物材料的降解机理  16-18
    1.2.4 聚酯高分子生物材料的降解与其结构关系  18
    1.2.5 课题研究的目的、内容和创新之处  18-19
  1.3 柠檬酸在双组分聚氨酯涂料中的应用与研究  19-24
    1.3.1 聚氨酯材料的研究背景  19-20
    1.3.2 高固含量聚氨酯材料的研究现状  20-21
    1.3.3 NCO/OH型双组分聚氨酯涂料成膜机理  21-22
    1.3.4 课题研究的目的、内容和创新之处  22-24
第2章 聚柠檬酸-乙二醇可降解弹性体的合成与性能研究  24-36
  2.1 实验部分  24-26
    2.1.1 仪器及药品  24-25
    2.1.2 合成方法及反应原理  25-26
  2.2 测试方法  26-28
    2.2.1 红外(FT-IR)  26
    2.2.2 凝胶渗透色谱(GPC)  26
    2.2.3 热重分析(TG)  26
    2.2.4 材料的力学性能检测  26-27
    2.2.5 材料的吸水性能检测  27
    2.2.6 材料的溶胀度检测  27
    2.2.7 材料的降解性能检测  27-28
  2.3 结果及讨论  28-34
    2.3.1 PCE预聚物的结构表征  28
    2.3.2 PCE弹性体的力学性能  28-30
    2.3.3 PCE弹性体的吸水性能  30-31
    2.3.4 PCE弹性体的溶胀性能  31
    2.3.5 PCE弹性体的体外降解性能  31-33
    2.3.6 预聚物和PCE弹性体的热分析  33-34
  2.4 本章小结  34-36
第3章 柠檬酸聚酯聚氨酯涂料的制备和性能  36-51
  3.1 实验部分  36-42
    3.1.1 仪器及药品  36-37
    3.1.2 柠檬酸聚酯多元醇合成方法及反应原理  37-39
    3.1.3 聚氨酯固化剂合成方法及反应机理  39-42
  3.2 测试仪器与方法  42-44
    3.2.1 红外(FT-IR)制样  42
    3.2.2 热重分析(TG)  42
    3.2.3 QTG-B型涂膜涂布器  42
    3.2.4 QUC-200型数显式磁性测厚仪  42-43
    3.2.5 QGZ型自动漆膜干燥时间测定仪  43
    3.2.6 QFD型-电动漆膜附着力试验仪器  43
    3.2.7 QTY-10A型漆膜弯曲试验器  43
    3.2.8 QCJ型漆膜冲击器  43
    3.2.9 QHQ-A型涂膜铅笔划痕硬度仪  43
    3.2.10 C84-Ⅱ反射率测定仪  43
    3.2.11 涂-4杯  43
    3.2.12 QMX型涂层耐磨性试验机  43
    3.2.13 -NCO含量  43-44
    3.2.14 耐化学品性  44
    3.2.15 羟值测定  44
    3.2.16 酸值测定  44
    3.2.17 固体含量  44
    3.2.18 树脂外观  44
  3.3 结果与讨论  44-49
    3.3.1 柠檬酸聚酯多元醇合成的正交试验设计及结果分析  44-45
    3.3.2 结构表征  45-47
    3.3.3 两组分及催干剂对聚氨酯涂料的影响  47-49
  3.4 本章小结  49-51
结论  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  58-59
附录B 符号说明  59

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 溶剂与增塑剂的生产 > 增塑剂
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