生物可降解PEST共聚酯的合成與性能研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染問題日益加重，生物可降解高分子材料的研究開發(fā)越來越受到人們的關(guān)注。其中，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)綜合性能優(yōu)良，是目前研究應(yīng)用較多的脂肪族聚酯之一。聚丁二酸乙二醇酯(PES)是PBS的同系物，其綜合性能較好，生物降解速度大于PBS，且原料成本較低，因此，有較大的應(yīng)用前景。然而PES熔點(diǎn)較低，這限制了它的應(yīng)用，通過共聚的方法制成既具有生物降解性又具有芳香族聚酯加工性能的聚合物成為目前人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 本論文以丁二

2、酸(SA)、對(duì)苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)為主要原料，三氧化二銻(Sb2O3)為催化劑，磷酸三苯酯(TPP)為熱穩(wěn)定劑，通過直接酯化-縮聚工藝在3L不銹鋼反應(yīng)釜里，試驗(yàn)合成了聚丁二酸乙二醇酯(PES)和聚丁二酸乙二醇-共-對(duì)苯二甲酸乙二醇(PEST)系列共聚酯。合成工藝研究結(jié)果表明:選用Sb2O3作為催化劑，加入量為二酸摩爾比的0.05％時(shí)的催化效果最佳;縮聚溫度則根據(jù)不同的二酸摩爾比有不同的選擇。對(duì)合成的聚合物進(jìn)行核磁共振(1H

3、-NMR)測(cè)試顯示，PES和PEST的組分比例與投料比接近，PEST是無規(guī)共聚酯;傅里葉紅外譜圖(FT-IR)顯示，PEST出現(xiàn)了ET鏈段的特征峰，說明形成了共聚產(chǎn)物。
　　 差示掃描量熱儀(DSC)分析表明，隨著ET摩爾分?jǐn)?shù)的增加，PEST的熔點(diǎn)、熱焓等均呈先下降后上升的趨勢(shì)，其中PEST70的熔點(diǎn)達(dá)到了171℃;熱重分析儀(TG)結(jié)果說明，隨著芳香族組分的加入，PEST的熱穩(wěn)定性明顯增加;X衍射儀(XRD)分析顯示，PTA的

4、引入破壞了共聚酯的結(jié)晶性能，SA/PTA的摩爾比為7/3～5/5時(shí)，PEST呈無定形結(jié)構(gòu);PEST的機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果顯示，拉伸強(qiáng)度隨著ET組分含量的增加，先下降后增加，斷裂伸長(zhǎng)率則是先增加后下降。
　　 PES和PEST薄膜酶解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):PES在Aspergillusniger脂肪酶溶液中具有較好的生物降解性能，而PEST10的降解性能甚至好于PES，酶解16天后失重達(dá)89％，隨著ET摩爾含量的增加，PEST的失重率逐漸減小;隨

5、著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，殘留部分的PES、PEST的分子量均呈下降趨勢(shì)，其中PEST30、PEST50分子量下降最為明顯;殘留部分的PES、PEST的熔點(diǎn)隨降解時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，熱焓也增加，主要是共聚酯的非結(jié)晶區(qū)比結(jié)晶區(qū)先降解，使晶區(qū)含量增加所致;通過SEM對(duì)降解后的聚酯薄膜表面進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，薄膜產(chǎn)生了裂紋和孔洞。不同pH值的水溶液水解PES可知，PES都有不同程度的水解，其中堿性環(huán)境大于酸性環(huán)境，而純水中的降解最慢。在pH=13下，PE

6、ST共聚酯的降解率隨ET組分的增加而降低，這是因?yàn)镋T組分的加入，增加了大分子的剛性，阻礙了它的降解。
　　 采用毛細(xì)管流變儀重點(diǎn)對(duì)PEST70切片進(jìn)行流變性能測(cè)試，結(jié)果表明:PEST熔體屬于非牛頓流體，表現(xiàn)出典型的切力變稀流動(dòng)行為;PEST的黏流活化能隨著剪切速率的增加而下降，即表觀黏度溫度敏感性下降;共聚物相對(duì)分子質(zhì)量的增大，n減小，即熔體偏離牛頓性的程度增大;PEST熔體的結(jié)構(gòu)黏度指數(shù)隨著溫度的提高和相對(duì)分子質(zhì)量降低而減小