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可生物降解聚碳酸亚丙酯改性研究

作　者: 蒋霞
导　师: 陈庆华；陈宇
学　校: 福建师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 生物降解材料聚碳酸亚丙酯聚丁二酸丁二醇酯二异氰酸酯流变性能相形态
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚碳酸亚丙酯(PPC)是由环氧丙烷和二氧化碳为原料合成的热塑性可降解树脂,以其优良的阻湿、阻气、可生物降解和生物相容性,使其在高阻隔环保包装材料及医药领域得到广泛应用,但由于PPC分子结构的不对称性和分子链的柔顺性,使得PPC玻璃化温度低、不结晶、力学性能差且对热敏感,应用范围受到限制。本文从扩链和共混两方面对PPC进行改性,从而提高PPC的综合性能。首先,选择4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为扩链剂,在转矩流变仪上通过“一步法”对PPC进行了熔融扩链改性。采用红外光谱、旋转流变仪和热重等表征MDI扩链改性后的PPC熔体流变性能、分子结构和热稳定性能。结果表明,随着MDI添加量的增加,改性后的PPC分子量增加、分子量分布变宽、分子链的支化度增加、熔体强度增大,加工窗口扩大,但热稳定性略微下降；当MD添加量达到2.0 wt%时,体系则出现溶胶凝胶转化并部分交联。其次,采用半结晶性全生物降解聚酯PBS与PPC在转矩流变仪上熔融密炼制备了PPC/PBS共混材料。采用红外、热重、SEM和物理机械性能等分析共混物的相态结构和相容性。实验结果表明：PBS/PPC为不相容体系；随着PBS含量的增加,分散相形态由球形逐渐转为纤维状,最后成为双连续的形态,当PBS含量为40%时,出现相反转；熔体流变分析显示共混物为非均相体系,同时扫描电镜看出,共混物中两相界面清晰、界面粘结松散。最后,为改善PPC/PBS共混体系的相容性,采用“两步法”熔融密炼工艺对PPC/PBS共混体系进行增容改性。首先采用过氧化二异丙苯(DCP)引发马来酸酐(MA)接枝PBS制备了反应型增容剂PBS-g-MAH,再将PBS-g-MAH添加到PPC/PBS共混体系中进行增容改性。采用红外、SEM和物理机械性能、旋转流变仪等表征共混体系,结果表明,PBS-g-MAH有效提高了PPC/PBS的相容性和两相间的相互作用,同时优化了体系的机械性能；当添加15 wt%的PBS-g-MAH的PPC/PBS(70/30 w/w)共混体系,拉伸强度提高了30%。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-11
绪论  11-27
  0.1 前言  11
  0.2 生物降解高分子材料的定义、分类及降解机理  11-14
    0.2.1 生物降解高分子材料的定义、分类及降解机理  11-14
    0.2.2 生物降解高分子面临的挑战和应用前景  14
  0.3 聚碳酸亚丙酯(PPC)的合成制备  14-18
    0.3.1 PPC的合成  15-16
    0.3.2 PPC的性能特点  16-17
    0.3.3 PPC的降解性能  17-18
  0.4 PPC改性研究  18-20
    0.4.1 PPC扩链改性  18-19
    0.4.2 PPC共混体系研究  19-20
  0.5 聚合物共混改性  20-24
    0.5.1 聚合物共混改性的方法  20-21
    0.5.2 聚合物共混体系的相形态  21
    0.5.3 聚合物之间的相容法  21-23
    0.5.4 增容作用及增容方法  23-24
  0.6 动态流变  24-26
    0.6.1 动态流变学简介  24
    0.6.2 聚合物熔体的动态流变测试方法及特点  24-25
    0.6.3 相容/不相容共混体系的粘弹性  25-26
  0.7 本论文研究的意义、目的及创新点  26-27
    0.7.1 意义和目的  26
    0.7.2 研究的创新点  26-27
第一章二异氰酸酯对聚碳酸亚丙酯熔体流变性能的研究  27-39
  1.1 前言  27
  1.2 实验部分  27-28
    1.2.1 主要原料  27
    1.2.2 主要设备及仪器  27-28
    1.2.3 试样制备  28
    1.2.4 性能测试与表征  28
  1.3. 结果与讨论  28-37
    1.3.1 转矩流变性能分析  28-30
    1.3.2 红外谱图分析  30-31
    1.3.3 熔体流变性能分析  31-36
    1.3.4 凝胶含量分析  36-37
    1.3.5 热解性能  37
  1.4. 结论  37-39
第二章 PPC/PBS共混体系的相形态及流变行为  39-59
  2.1 前言  39
  2.2 实验部分  39-41
    2.2.1 主要原料  39-40
    2.2.2 主要设备及仪器  40
    2.2.3 样品制备  40
    2.2.4 性能测试与表征  40-41
  2.3 结果与讨论  41-58
    2.3.1 转矩流变分析  41-42
    2.3.2 物理机械性能分析  42-43
    2.3.3 热性能分析  43-45
    2.3.4 红外分析  45-46
    2.3.5 相形态与流变性能分析  46-51
    2.3.6 相分离对共混体系粘弹性的影响  51-58
  2.4 结论  58-59
第三章 PBS-g-MAH对PPC/PBS共混体系的形态与界面行为的影响  59-69
  3.1 前言  59
  3.2 实验部分  59-62
    3.2.1 主要原料  59-60
    3.2.2 主要仪器及设备  60
    3.2.3 试样制备  60-61
    3.2.4 性能测试与表征  61-62
  3.3 结果与讨论  62-67
    3.3.1 PBS接枝马来酸酐转矩流变分析  62-64
    3.3.2 物理机械性能分析  64
    3.3.3 SEM形态分析  64-65
    3.3.4 DMA分析  65-66
    3.3.5 动态流变性能分析  66-67
  3.4 结论  67-69
第四章结论  69-71
参考文献  71-85
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  85-87
致谢  87-89
个人简历  89-90

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