聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是具有良好降解性能的白色半结晶聚合物。PBS分子主链结构中存在易水分解的酯基,在天然环境中会被水、空气、微生物等因素的影响而分解,最后生成CO2和H2O。


青岛科技大学的路启超以丁二酸和1,4-丁二醇合成结晶性的PBS硬段聚酯预聚物(HPE),以多种脂肪族二元酸、二元醇合成的高柔顺性软段聚酯预聚物(SPE),以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)作扩链剂,嵌段聚合生物降解热塑性弹性体(BTPE)。试验结果显示,BTPE具有优良的机械性能和可降解性。


具体研究工作如下:1.软段、硬段聚酯预聚物的合成与性能测试。以1,4-丁二醇和丁二醇为原料,通过酯化缩聚反应制备HPE;以丁二酸、己二酸、癸二酸、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇为原料,通过酯化缩聚反应合成SPE;通过调节反应单体比例,设计、制备出一系列分子量不同的结晶性HPE和高柔顺性SPE。傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振氢谱仪(~1H-NMR)、偏光显微镜(POM)、广角X射线衍射仪(WXRD)等分析结果表明:HPE是具有较强结晶性能的羟基封端PBS聚酯预聚物,适用于BTPE的硬段结构,而常温下SPE为粘流状态,不具有任何晶体性质,适用于BTPE的软段结构。2.BTPE的合成与性能研究。采用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为扩链剂,采用熔融扩链方法,将HPE和SPE嵌合在一起制得BTPE。对BTPE的结晶性能与机械性能进行研究。结果显示:BTPE的结晶性能随HPE含量的增大或分子量的增加而得到改善,其晶体形态变得更清楚,但随SPE分子量的降低,结晶性能呈现出先降低后增大的趋势,拉伸强度在1.4~45.9 MPa,断裂伸长率在115%~1559%,100%弹性回复率在65.1%~95.7%之间,且AFM研究了BTPE的微观形貌,确定BTPE为“海-岛”两相结构。3.BTPE的生物降解特性。在1 mg/mL的脂肪酶中降解后8天,BTPE的质量损失率在35%~89%之间,其质量损失率与BTPE的结晶性能呈反比,且降解过程中会引起降解环境的pH值下降;BTPE在碱性条件下降解速率最快;在pH=6.86的磷酸盐缓冲溶液中降解30天后,BTPE的质量损失率率在1.55%~6.26%之间,其降解规律与其吸水性有关;BTPE的吸水率与扩链剂添加量、HPE的含量呈正比,与HPE的分子量呈反比,随SPE分子量的降低,BTPE的吸水率先降低后增加。




2022-09-16

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生物降解热塑性弹性体的嵌段聚合与性能研究

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来源:路启超.​ 生物降解热塑性弹性体的嵌段聚合与性能研究[D].青岛科技大学,2022.

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