聚丁二酸丁二醇酯PBS的合成研究.docx

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聚丁二酸丁二醇酯PBS的合成研究

本科生学年论文

题目聚丁二酸丁二醇酯的合成研讨

学生姓名刘朋坤

所在院系化学化工系

专业班级化学工程与工艺

学号2010223334

指导教师（职称）寇莹

日期2012年5月日

聚丁二酸丁二醇酯的合成研讨

摘要：

以丁二酸与丁二醇为原料,经由过程熔融缩聚法合成聚丁二酸丁二醇酯.经由过程HDI进行扩链改性,改良其降解机能与力学机能.实验成果标明,扩链产品结晶度降低.拉伸强度得到进步.

症结词：

聚丁二酸丁,二醇酯;高分子量;扩链改性

Gathersuccinicacidsynthesisofbutylglycolesters

Abstract:

thesuccinicacidandbutylglycolasrawmaterial,throughthemoltenpolycondensationsuccinicacidsynthesismethodofclusteringbutylglycolesters.ThroughtheHDIforextenderchainmodification,improveitsdegradationpropertyandmechanicalproperties.Theexperimentalresultsshowthatextenderchainproductdrop,tensilestrength,crystallinitywasimproved.

keywords：

gathersuccinicacid,cubeddiolesters;Highmolecularweight;Extenderchainmodification

媒介

脂肪族聚酯能完整生物降解材料,可代替传统石化塑料,削减碳排放.在脂肪族聚酯中,聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物因具有好的热机能与加工性而倍受存眷[1-2].对于PBS而言,其机能与其分子量的高下亲密相干.今朝,合成高分子量PBS的办法重要有：

熔融聚正当.溶液聚正当.预聚体扩链法[3].聚酯反响的均衡常数低,要达到反响均衡并制

备高分子量的产品,须要进步反响装配的真空度,除去反响进程产生的水分,这须要较长的时光和较高的能耗[4].因为技巧原因导致市场成本较高,在我国PBS还没有形成产能.了进步PBS的机能,降低成本,我们改良预聚体扩链法,得到了相对高分子量的PBS.

1实验部分

1．1原料与试剂

丁二酸,安徽三信化工有限公司;丁二醇,四异丁基钛酸酯（Ti（OBu）4）,购自上海化学试剂公司;六亚甲基二异氰酸酯（HDI）,Fluka公司;其它均为市售剖析纯化学试剂.

1．2

PBS与EPBS的合成的丁二酸和1,4-丁二醇加到装有冷凝管的四口瓶,以（Ti（OBu）4）为催化剂,在氮气呵护下快速升温到150℃,然后逐渐加热到200℃酯化2h后,蒸出产品中的水分后,待酸值达7.1时,减压到60Pa缩聚5h,冷却后得象牙色蜡状预聚物.然后将预聚物在205℃融化并参加必定量的扩链剂（HDI）和抗氧化剂,粘稠度敏捷上升,冷却后得白色固体（扩链产品,EPBS）.

图1PBS和EPBS合成路线

1．3测试与表征

以氘代氯仿（CDCl3）为溶剂.TMS为内标,采取Bruke400MHz型核磁共振仪测定聚合物的1HNMR谱图.以氯仿为溶剂,30℃前提下,采取Waters凝胶渗入渗出色谱仪测定聚合物的分子量及其散布.热重剖析在PerkinElmer公司型号为Pyris-1的仪器长进行,在100ml/min的持续N2流中,以10℃/min的升温速度从室温升到700℃,可以得到

样品的热掉重谱图.以日本岛津公司TA-50（Shimadzu）差示扫描量热仪研讨聚合物的热改变行动与结晶机能,第一次扫描是以20℃/min的升温速度从室温升到140℃,然后敏捷用液氮冷却到-50℃保持3min,清除热汗青;再次以10℃/min的升速度从室温升到300℃阁下,记载降温与升温曲线.将PBS压抑成薄片,厚度约0.5mm阁下,然后冲压成哑铃型尺度拉伸实验样条,采取Instron公司系电子全能实验机测尝尝样的拉伸机能,拉伸速度为50mm/min,温度为25℃.

2成果与评论辩论

2．1PBS和EPBS的合成与构造表征

按照图1合成的丁二酸丁二醇预聚物PBS的数均分子量（Mn）为×104,这种预聚物在205℃反响扩链后,数均分子量上升到×104,解释聚合与扩链都能有用地进行.图2显示,预聚物PBS中2951cm-1处为亚甲基的伸缩振动接收峰,3437cm-1处的宽峰为羟基的伸缩振动接收峰,1712cm-1为羰基的伸缩振动峰,1154cm-1为酯基中C-O的伸缩振动接收峰,解释预聚物PBS成功合成.扩链物EPBS在3451cm-1处有弱的羟基伸缩振动接收峰,解释端基含量低.别的,图2中未见异氰酸基的特点接收峰,解释异氰酸酯基在聚合物中含量异常少.因为异氰酸酯基属不成降解基团,所以含量越少越好,经由过程红外谱图看出扩链产品中仍然含有大量的酯键,这恰是目的产品的特点.

图2PBS与EPBS的FT-IR图

图3显示扩链产品EPBS与预聚物PBS的X衍射谱图根本一致.预聚物PBS晶体为单斜晶系[5],在°（020）和°（110）的地方都消失比较强的衍射峰,而在°（111）的地方消失一个弱峰.比较扩链后的共聚物EPBS的衍射图谱,衍射峰的2θ地位并没有太大变更.是以可以以为EPBS的晶体构造并没有产生显著变更,其晶体构造仍然为PBS单斜晶系.从图中还可看到,PBS的在°的半峰宽度远小EPBS的半峰宽,解释扩链物的结晶度低于预聚物的结晶度,是以经由过程扩链的办法能降低聚合物的结晶机能,有利于聚合物拉伸强度的进步.

图3PBS与EPBS的XRD图

2．2PBS和EPBS的机能

2．2．1热机能

图4是PBS和EPBS的热剖析图.图4显示PBS和EPBS有类似的热剖析行动.从表1中可见,比较氮气呵护下5%（wt%）热掉重时的分化温度,发明扩链后EPBS的热分化温度较预聚物PBS稍有进步,这可能是扩链剂分子消失使分子链强度上升.表1还给出经由过程DSC测得的熔点,扩链后熔点稍有降低,是因为扩链后分子的自由体积有所增长,这与XRD给出的分子结晶度降低是一致的.

图4PBS和EPBS的热重剖析曲线（N2气呵护,升温速度10℃/min）

2．2．2力学机能

由表1中数据可以看出,因为预聚物PBS是端羟基的,所以相对分子量较低,拉伸强度较低,这与红外谱图得到的结论一致.而经由过程扩链后,聚合物EPBS的相对分子量进步.拉伸强度也进步.从聚合物拉伸行动也可以看出,扩链产品的韧性大大进步,这与X射线衍射得到的信息相相符.表1聚丁二酸丁二醇酯和扩链产品的机能聚合物数均分子量熔点/℃热分化温度/℃拉伸强度××104108342.431

3结论

经由过程熔融缩聚法制得聚丁二酸丁二醇酯,然后用扩链剂HDI进行扩链反响.借助红外光谱证清楚明了预期构造.X射线衍射标明扩链产品结晶度降低,DSC测得其熔点降低但仍高于100℃,解释扩链产品的相对分子质量和拉伸强度都有较大的进步.机能优化研讨正在进行之中.

参考文献:

[1]Mochizuki,M.;Mukai,K.;Yamada,K.;Ichise,N.;Murase,S.;

Iwaya,Y.StructuralEffectsuponEnzymaticHydrolysisofPoly

（butylenesuccinate-co-ethylenesuccinate）s[J],Macromolecules,1997,

30:

7403-7407.

[2]Gan,Z.;Abe,H.;Kurokawa,H.;Doi,Y.Solid-state

microstructures,thermalproperties,andcrystallizationof

biodegradablepoly（butylenesuccinate）（PBS）anditscopolyesters[J].

Biomacromolecules2001,2:

605-613.

[3]高超,王秀芬,郭锐,等.PBS基生物降解材料的研讨进展[J].

高分子传递,2004（5）:

51-55.

[4]张敏,童晓梅,王晓霞,等.P（BS-co-DGA）共聚物的合成和降解

性的研讨陕西科技大学学报,2006,24,:

8-11.

[5]孙元碧,徐军,徐永祥,等.生物可降解聚丁二酸/甲基丁二酸丁

二酯系列共聚物的合成和表征[J].高分子学报,2006（6）:

745-749.

致　谢

本身的学年论文一向是在寇莹导师的悉心指点下进行的.寇莹先生严谨求实的治学立场.高度的敬业精力.谨小慎微.孜孜以求的工作风格和大胆创新的朝长进步精力对我产生了重要的影响.在全部学年论文设计进程中,寇莹导师不竭对我得到的结论进行总结,并提出新的问题,使得我的论文内容可以或许深刻地进行下去,也使我接触到了很多理论和现实上的新问题,做了很多有益的思虑.在此对先生暗示最诚挚的感激和由衷的敬意.

安康学院化学化工系本科学生学年论文教师指点记载

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指点教师签字：

学生签字：

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