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本文通过熔融溶液相结合的聚合方法,首先合成了不同端基聚丁二酸丁二醇酯(PBS),并以特性粘数为指标得出端基对PBS特性粘数、降解性能等的影响,得出以端羟基为扩链原料。分别研究了反应温度、反应时间以及甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)加入量对扩链的影响,通过单因素优选法与正交实验法得出TDI扩链PBS的最佳条件,并对比扩链前后聚合物力学性质的不同。以癸二酸、己二酸以及1,2-丙二醇部分取代丁二酸或丁二醇,得到PBS共聚物,并在最佳条件下对各自共聚物进行TDI扩链研究,再通过特性粘数与熔点两个指标,对比扩链前后,得到取代物最佳比例,在最佳比例下合成聚合物,研究对比各自力学性质。为开发研究拓宽降解塑料应用领域提供参考。
(1)用不同比例的丁二酸与丁二醇反应,得到具有端羟基、端羧基及等比例端基的PBS,测定各自特性粘数与降解性能,得出端羟基PBS的综合性能适合用于TDI扩链研究。
(2)利用TDI对PBS进行扩链研究,通过单因素优选法得到反应最佳温度为150℃,最佳反应时间为35分钟,最佳TDI加入量为1.2%。通过正交实验法,得出扩链反应的最佳条件为实验温度为160℃,反应时间为30分钟,TDI加入量为1.4%。最佳条件下用TDI扩链PBS,检测扩链前后PBS的相对分子量、熔点及力学性能,得到扩链后PBS的相对分子量比扩链前呈2倍增加,熔点提高,弹性模数、屈服极限及断裂伸长率均得到不同程度的提高,扩链大大提高了PBS的性能。
(3)通过癸二酸、己二酸以及1,2-丙二醇部分取代丁二酸或丁二醇,得到了三者一系列的共聚物,检测其特性粘数,得出取代后的共聚物特性粘数均小于纯品PBS的特性粘数。对这一系列聚合物进行TDI扩链,综合特性粘数与熔点两个指标,得出用于扩链的最佳取代比例为癸二酸20%取代,己二酸20%取代,1,2-丙二醇30%取代。
(4)取最佳取代比例的共聚物做扩链改性,得到产物后检测其分子量以及力学性能,得到扩链后各物质的分子量均大于各自扩链前的聚合物,三种共聚物扩链后的分子量比纯品PBS扩链后的分子量小,分子量的大小顺序为PBS>PBSPS-30>PBSA-20>PBSE-20,扩链后分子量分布均小于扩链前。扩链后共聚物的弹性模数及屈服极限均小于纯品PBS扩链后,但均大于扩链以前。扩链后各聚合物的断裂伸长率均大于扩链以前,且扩链前后各聚合物断裂伸长率大小顺序相同为PBSPS-30>PBSE-20>PBSA-20>PBS。各聚合物的热分解温度均大于300℃。