聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的改性及其在超临界二氧化碳中溶胀和发泡特性研究

【摘要】聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种脂肪族聚酯,具有优良的力学性能,同时兼具可生物降解的特性。因此,近些年来,对PBS的研究已经成为一个热点。目前,对其研究主要集中在合成、加工、改性等方面,以拓展其应用范围。本文主要针对PBS改性及其在超临界二氧化(scCO2)中溶胀和发泡特性方面,进行相关的研究。论文采用超临界二氧化碳(scCO2)辅助下,以PBS和聚间(对)苯二甲酰已二胺(PA6IcoT)为原料、2,2’-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉(PBO)为扩链剂,在双螺杆挤出机中进行扩链反应。利用溶解度实验、傅利叶红外光谱分析(FT-IR)和核磁共振(NMR)对产物的结构进行分析,并利用场发射扫描电镜(SEM)研究了共混物的相形态。结果表明,PBO是一种有效的扩链剂,但是由于挤出反应停留时间的限制,反应程度有限。研究了扩链产物的结晶性能、热性能、力学性能和生物降解性能。发现扩链后,PA6IcoT抑制了PBS的结晶,导致结晶活化能增大,结晶速率和结晶度减小,球晶尺寸减小,界面变得更为模糊,同时对于非等温结晶过程,Jeziorny和Ozawa方法均不能很好的描述,而Mo分析方法则是一种相对较好的方法。扩链产物的热性能和力学性能均较PBS有一定程度的提高。生物降解性的研究表明,降解开始于无定形区域,扩链产物无规度增加,有利于其生物降解性能的提高。因此,扩链产物可以在保持热性能和力学性能的同时,拥有不错的生物降解性能。论文采用scCO2司歇发泡的方法考察了不同温度、不同压力的条件下,PBS及其扩链产物的发泡行为。实验发现,在温度110-120℃,压力14-20MPa下,能得到发泡倍率为5左右的样品。扩链改性的产物,发泡性能得到提高,泡孔直径更小,分布更为均一,产品性能更好。最后,论文研究了PBS的溶胀特性,测定了不同温度(80℃,90℃,100℃,110℃)和压力(0-9MPa)的条件下,C02在线性PBS(LPBS)和支化PBS(BPBS)中的溶解度,并研究了其溶胀程度。通过Sanchez-Lacombe状态方程(SLEOS)来拟合溶解度数据,同时,计算PBS在高温高压下的溶胀程度,结合溶胀的数据,修正了溶解度数据。实验结果表明,SLEOS能很好的拟合C02在PBS中溶解度数据,各个体系的偏差都在5%以内。对于不同体系的相互作用参数k12的拟合结果发现,相互作用参数k12与温度存在很好的线性关系,这对预测在其他条件下,溶解度的数据提供参考。实验证明,CO2的溶胀诱导PBS形成更完善的晶体,结晶度得到提高。在一定温度、压力范围内,温度和压力越高,诱导结晶更为容易,在温度和压力较低时,很难发生诱导结晶现象。诱导结晶还与时间因素有关,溶胀时间越长,诱导结晶越完全。
【作者】王强；
【导师】曹堃；姚臻；
【作者基本信息】浙江大学，化学工艺，2013，硕士
【关键词】PBS；PA6IcoT；生物降解塑料；扩链；反应挤出；溶解度；发泡；超临界二氧化碳；

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