1,4-环己烷二甲醇改性PBAT共聚酯的合成及性能

为提高降解塑料聚对苯二甲酸/己二酸丁二酯(PBAT)的力学性能、热性能及加工性能,在PBAT的分子链中引入1,4-环己烷二甲醇(CHDM)单体,采用熔融缩聚法,制备了一系列不同CHDM含量的新型聚对苯二甲酸-co-己二酸环己烷二甲酯/对苯二甲酸-co-己二酸丁二酯(PBCAT)。采用傅里叶变换红外光谱仪、液固两用核磁共振仪对共聚酯进行结构表征;利用乌氏黏度计、万能电子拉伸机、差示扫描量热仪、维卡软化点测试机、接触角测量仪分别测试了共聚酯的黏均分子量、力学性能、热性能和亲水性。结果表明,随着CHDM物质的量的增加,PBCAT共聚酯的熔点和结晶温度均呈现先降低后升高的趋势,熔点由136℃降至114℃,然后升至123℃,结晶温度由90℃降至46℃,然后升至61℃,结晶度下降。当PBCAT共聚酯的黏均分子量可达126 075 g/mol,水接触角均小于90°,材料具有良好的亲水性能。当CHDM物质的量占醇总量的25%时,PBCAT共聚酯综合性能最好,拉伸强度为20.74 MPa,与PBAT相比,提升了17%,且该共聚酯结晶度小,熔融温度较PBAT降低了7.4℃,维卡软化点达到127.4℃。

熔体微分电纺PLA/PAAS纳米纤维空气滤膜的制备及高湿环境下的过滤性能

为解决高湿环境下,空气滤膜的过滤效率迅速降低的问题,采用聚丙烯酸钠(PAAS)熔融共混改性聚乳酸(PLA),并且,利用熔体微分静电纺丝方法制备了PLA/PAAS熔体电纺亲水纳米纤维滤膜(PLA/PAAS电纺滤膜),主要研究了PAAS含量变化与滤膜性能之间的关系及高湿环境下,PAAS材料对滤膜过滤性能的影响。结果表明,当PAAS的含量(质量分数ω)为3%时,克重为40 g/m^(2)的PLA/PAAS电纺滤膜平均直径及直径标准差最小,分别为0.97μm及0.245,过滤效率达到最佳,其值为97.37%,品质因子达到0.0353 Pa^(-1);在高湿环境下,放置48 h后,PLA/PAAS电纺滤膜的过滤效率为95.49%,过滤品质因子为0.0206 Pa^(-1),证明了PLA/PAAS电纺滤膜在高湿环境下长时间放置后,性能仍保持稳定。

PLA/天然废弃植物源提取物复合材料的制备与性能

针对废弃资源综合利用和通用塑料污染问题,采用超声波辅助提取法提取天然废弃植物源有效成分,并与聚乳酸(PLA)复合,探究石榴皮提取物(PGE)和洋葱皮提取物(OPE)对PLA性能的影响。结果表明:两种提取物的加入并没有改变PLA的晶型,但提高了成核密度,减小了球晶尺寸。复合材料的热稳定性有一定的下降,但由于提取物中羟基与PLA发生了氢键作用使其下降幅度不大,同时弥补了复合材料力学性能减小的趋势。植物源提取物的添加使复合材料中的—OH基团数量增多,水蒸汽透过率也随之增大,适用于地膜及食品果蔬保鲜材料中。两种提取物赋予了复合材料不同色泽,染色成分与PLA间的界面作用使复合材料耐摩擦色牢度得以保持,扩大了其应用范围。两种复合材料具有显著的抑菌作用,其中,PGE含量为9%时,其复合材料的抗菌率可达95%以上,可以作为抗菌材料应用。

FDCA,FDME,2,5-呋喃二甲酸聚酯的工业开发及应用研究进展

具有芳杂环结构的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与精对苯二甲酸(PTA)结构类似,可广泛用于聚酯、聚酰胺、金属有机骨架材料、医药化学品合成、增塑剂等方面,在多个领域成为PTA理想的生物基替代品。目前,市场尚无FDCA,2,5-呋喃二甲酸二甲酯(FDME),聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)的工业化产品,FDCA,PEF由于生产成本高、技术难度大,仍处于研究阶段。欧洲、北美等国家在持续推动FDCA,FDME及PEF商业化工作中保持领先,其中,PEF对CO_(2),O_(2),H_(2)O的阻隔性能极好,将在生鲜食品包装领域有着广阔的应用前景。

立构复合聚乳酸的制备专利研究进展

立构复合聚乳酸是其对映异构体左旋聚乳酸(PLLA)链段和右旋聚乳酸(PDLA)链段形成的具有螺旋互补结构的络合物,具有可降解、熔点高、耐水解性强、力学性能优异等特点。对专利申请中涉及制备立构复合聚乳酸的方法进行分类总结,统计各制备立构复合聚乳酸的制备专利申请量随申请年的变化,阐述目前制备立构复合聚乳酸研究的重点及未来研发方向。

聚酯合成催化技术的研究进展

聚酯工业的进步离不开先进的催化技术。本文对聚酯合成催化体系的研究进展进行了评述。着眼于目前占主导的金属催化剂,对锑、钛、锡、锗、铝等催化剂在活性、副反应等方面所开展的金属复合、配体改性、载体负载等工作进行了总结,介绍了有机物、离子液体、酶等非金属催化体系的研究进展,并对促进聚酯合成的电、光、微波等催化辅助技术进行了评述。催化能力强、副反应少、聚合条件温和催化体系的开发有助于聚酯品质的提升,将先进的表征手段、模型研究以及聚酯构效关系规律探索结合到催化体系的研究中,可加速高效聚酯催化技术的研发。

基于PC/ABS薄壁成型的雾化器机筒注射模设计

针对雾化机机筒薄壁塑件模腔流长比为77.8,并且采用PC/ABS进行注塑要求的特点,设计了1副两板2次开模的自动化注塑成型。模具中,针对塑件模腔的浇注,设置了2个潜伏式浇口,保证模腔的充填效果。为实现塑件的自动脱模,设计了3个脱模步骤,相应的机构及机构动作为采用了2副哈夫滑块机构用于塑件外壁的脱模,2副哈夫滑块机构均依靠模具打开的开模动力分次实施抽芯;第一副哈夫滑块机构用于定模一侧外壁的侧抽芯脱模,其通过动模侧的第一次开模打开驱动,完成先抽芯动作;第二副哈夫滑块机构用于动模一侧外壁圆环型凹槽的侧抽芯脱模,其通过动模侧的第二次开模打开驱动,完成抽芯动作。为实现模具2次开模按顺序进行,该模具中设计了一种开模控制机构,机构通过解锁插杆驱动移动锁芯实现与锁钩的锁闭/开锁功能,从而实现了模具开/闭模动作的有序进行。

聚乳酸/聚乙二醇相变材料的结构与降温效果

针对加热卷烟中聚乳酸(PLA)材料降温效果不理想的问题,采用高相变焓的聚乙二醇(PEG)对PLA进行共混改性。通过熔融挤出制备了不同PEG分子量与含量的PLA/PEG相变材料,系统地研究了材料的相变行为、力学性能、亲水性能、降温效果以及相变前后的结构变化。结果表明,与纯PLA材料相比,PEG的引入使材料在40~70℃处的相变潜热增大,相变温度范围变宽。PLA/PEG材料的力学性能和亲水性受PEG质量分数的影响显著,但受PEG分子量影响不明显。随着PEG质量分数的增加,PLA/PEG材料的屈服强度和杨氏模量显著降低,断裂伸长率升高,亲水性提高。采用熔融沉积成型技术将PLA/PEG材料3D打印成降温滤嘴,并应用到加热卷烟中具有良好的降温效果,这归因于PEG的熔融吸热和PLA在玻璃化转变区域的热焓松弛。

马来酸酐离聚物对聚对苯二甲酸乙二醇酯荧光及非等温结晶动力学行为的影响

以马来酸酐-苯乙烯交替共聚物为原料,采用一步法制备了马来酸酐离聚物并将其用于改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),利用荧光光谱法、FTIR、DSC等方法研究了它的荧光性能及对PET荧光、非等温结晶性能及动力学的影响。实验结果表明,马来酸酐离聚物具有荧光性能,将其加入PET后,PET改性物的荧光强度增加、结晶温度升高。Jeziorny法和Mo法计算结果表明,加入马来酸酐离聚物后,PET改性物的结晶速率、晶体生长维数增加,且马来酸酐离聚物添加量越高,PET改性物的结晶改善效果越好,马来酸酐离聚物可增加PET的非等温结晶活化能。

高强度玻璃纤维对阻燃增强PET性能的影响

研究了高强度玻璃纤维对阻燃增强聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料性能的影响,并制备了综合性能优良的高性能阻燃增强PET材料,同时分析了高强度玻璃纤维和普通无碱玻璃纤维在PET材料中的尺寸分布。结果表明:高强度玻璃纤维的表面处理可以有效提高阻燃增强PET材料的性能;阻燃增强PET的性能随着玻璃纤维含量的增加而提高,高强度玻璃纤维比普通无碱玻璃纤维能更好地改善PET材料的综合性能。

熔融沉积3D打印参数对PETG-Tough薄壁不同角度尺寸精度的影响

以熔融沉积成型(FDM)3D打印的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯薄壁制件的不同倾角度数的尺寸精度作为研究对象设计正交试验,研究层高、挤出温度、回抽距离对FDM 3D打印不同倾角度数尺寸精度的影响,并使用极差分析与方差分析对结果数据进行处理,得到最优的参数组合。结果表明,挤出温度与回抽距离的变化对尺寸误差的影响很小,层高对不同倾角的影响规律不同:对25°、30°倾角,尺寸误差呈先降低后增大的趋势;对35°倾角,尺寸误差呈先略微增大后降低的趋势;对40°及以上的倾角,尺寸误差呈增大趋势。最后通过试验结果分析了单因素不同水平对不同倾角尺寸精度的影响,得出挤出压力、悬垂距离、材料黏度和走线方式是产生尺寸误差的主要原因。

硅油/PBAT复合材料的制备及耐热性能研究

聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)作为生物可降解材料在包装领域应用广泛,但存在耐热稳定性差、易受环境影响发生老化等问题。本文采用熔融共混的方法,制备了不同添加比的端羟基硅油(SO)/PBAT复合材料,探讨耐热添加助剂对PBAT热稳定性和可降解性能的影响。结果表明,复合材料具有更好的耐热性,当SO质量分数达0.6%时,最终分解温度提高到411.02℃,热分解速率较纯PBAT降低了10.34%。SO的添加显著延缓了PBAT的热氧老化,SO/PBAT降解稳定性得到提升,热氧降解30 d后0.6%SO/PBAT的拉伸强度保持率较纯PBAT提高了27.48%,质量损失率较纯PBAT降低了20.78%。此外,复合材料的分子量下降幅度减缓,低场核磁反演曲线说明SO的添加并未改变PBAT的热氧老化机理。

聚对苯二甲酸乙二醇酯的动态黏弹性能

对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行不同频率下的温度扫描试验和不同温度下的频率扫描试验,得到PET材料的玻璃化转变温度及动态黏弹性参数随测试温度、频率的变化特性。根据时间-温度等效原理构建出宽广频域的PET动态黏弹性主曲线,得到相应的移位因子,利用WLF方程对温度移位因子进行拟合,拟合结果与试验结果吻合较好。此外,研究表明,PET损耗模量主曲线和损耗因子主曲线均呈现明显的峰值,且峰值两边具有非对称性,因此,引入改进的分数阶Zener模型(mFDZ)对PET的动态黏弹性试验主曲线进行综合分析,通过建立合适的目标函数,基于Matlab平台对mFDZ模型进行参数识别,得到了统一的模型参数值。根据得到模型参数计算的mFDZ模型曲线与PET黏弹性试验主曲线、非对称的Cole-Cole曲线及Wicket曲线均吻合良好,这表明,mFDZ模型能较好地描述PET材料动态黏弹性的非对称性,可适用于描述PET材料在宽广频域内的动态黏弹性能。

环状对苯二甲酸乙二醇酯低聚体的沉淀分离提纯与开环聚合

通过低溶液浓度下聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的解聚成环(CDP)反应可制备环状对苯二甲酸乙二醇酯低聚体(CET),但解聚粗产物组成复杂,影响CET高值化应用。本研究对PET解聚产物进行选择性沉淀分离提纯,研究了沉淀温度、沉淀剂种类等对CET收率的影响,并考察了纯化CET的热性能和开环聚合行为。结果表明:以乙醇为沉淀剂时,选择性沉淀得到的CET中线性低聚物和催化剂残留量随温度降低而减少,沉淀温度为30℃时线性低聚物和催化剂残留量较低;以正己烷等饱和烷烃为沉淀剂,沉淀温度为30℃时,可得到不含线性低聚物组分的CET,且以正己烷为沉淀剂,CET收率最高(72.69%)。纯化CET在不加催化剂或添加1%(质量分数)三氧化二锑催化剂、320℃下开环聚合8 min,可分别制得特性黏数为0.56 dL/g和0.64 dL/g的PET。

全生物质单组份膨胀型阻燃剂的制备与性能研究实验设计

该文以生物质材料作为原料制备了单组分膨胀型阻燃剂,并将其加入聚乳酸中制备了复合材料。实验结果表明,该阻燃剂能够显著提高聚乳酸的阻燃性能和抗熔滴性能,且热稳定性良好。该实验涉及高分子材料配方设计、成型加工、性能测试、结构表征等专业知识,可使学生掌握高分子材料阻燃机理,熟练使用相关仪器设备进行测试与分析,有利于他们提高综合运用知识的能力,并针对高分子材料与工程领域的复杂工程问题设计解决方案。

POM-ILs的制备及其在聚混合二元酸乙二醇酯合成中的应用

制备了以Sn、Fe、Ti、Zn为配位金属的Keggin型单取代多金属氧酸盐离子液体(POM-ILs)催化剂,利用FTIR、XRD、SEM、EDS及TGA对催化剂进行了表征和测试,将其用于催化混合二元酸二甲酯(DBE)与碳酸乙烯酯(EC)反应合成聚混合二元酸乙二醇酯(PDBE),考察了不同配位金属对POM-ILs催化活性的影响。采用FTIR、GPC、TGA、DSC和微机控制电子万能试验机对PDBE进行了测试,并对PDBE的酶降解性能进行了测试。结果表明,Sn单取代的锌钨酸盐离子液体[Bmim]_(6)ZnW_(11)SnO_(39)(H_(2)O)的催化性能最优,在n(EC)∶n(DBE)=1.5∶1、反应时间5 h、温度215℃、催化剂用量为总原料质量的1.1%的条件下,PDBE预聚物选择性为57.85%,收率为54.76%。在反应时间3.5 h、反应温度220℃的最佳条件下,制备的PDBE特性黏数达到0.591dL/g,拉伸强度为33.4 MPa,断裂伸长率为17.9%;数均相对分子质量为14433,重均相对分子质量为33429,平均相对分子质量为70859,多分散性指数(PDI)为2.3161。当添加质量浓度为1.2 g/L固化脂肪酶435的磷酸盐缓冲溶液降解至质量剩余率为2%~3%时,PDBE需28 d,而聚丁二酸乙二醇酯需30 d。

焦磷酸哌嗪/纳米阻燃剂协效阻燃PBS

以焦磷酸哌嗪(PAPP)为阻燃剂,选用氧化石墨烯(GO)、纳米蒙脱土(DK2)、硼酸锌(ZnB)作为协效剂与PAPP分别构成二元阻燃体系和三元阻燃体系。二元阻燃体系包括PAPP与DK2、PAPP与ZnB、PAPP与GO;三元阻燃体系包括PAPP、GO和ZnB及PAPP、DK2和ZnB。分别将上述二元阻燃体系及三元阻燃体系与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)熔融共混制备PBS阻燃复合材料,研究不同复配体系阻燃剂的加入对PBS阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,当PAPP含量为16.5%、DK2含量为1.5%、ZnB含量为2%时,PBS复合材料通过了UL94垂直燃烧测试,达到了V-0级,极限氧指数(LOI)达到32.4%,最大热释放速率峰值(PHRR)和总烟释放率(TSP)分别为227kW/m^(2)和3.4m^(2),与加入20%PAPP(FRPBS)相比,分别降低了50%和69%,残炭率达到13.8%,此外,拉伸强度为13.5 MPa,断裂伸长率为613.8%,冲击强度为8.0kJ/m^(2),与FRPBS相比,分别提升了9.1%、17.2%和40.3%。结果表明,三元阻燃体系能够同时提升PBS复合材料的阻燃性能力学性能。

生物可降解PBS共混物的制备与性能

采用直接酯化和熔融缩聚法合成了聚(丁二酸丁二醇酯-co-丁二酸-1,5-戊二醇酯)(PBST),将其与PBS树脂熔融共混制备了生物可降解PBS/PBST共混物,系统地研究了PBST对PBS共混物力学性能、结晶性能及微观形态的影响。采用FTIR及1H-NMR测试得到PBST的化学结构。随着PBST含量的增加,PBS共混物的冲击强度呈先增大后减小的趋势,当其含量为5%时,共混物的冲击强度为71J/m,提升了51.1%。PBST具有成核作用,与纯PBS相比,PBS共混物的结晶温度提高了13.6%,结晶度下降了12.5%。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,样品冲击缺口断面存在应力发白现象,证明材料的韧性得到改善。

锌系杂多酸离子液体催化合成聚戊二酸乙二醇酯的研究

制备了4种锌系杂多酸离子液体催化剂,利用FT-IR、UV、TGA及SEM对其进行表征与测试。将4种杂多酸离子液体用于催化戊二酸二甲酯与碳酸乙烯酯反应合成聚戊二酸乙二醇酯,并利用FT-IR、TGA、DSC、CTM、GPC对聚戊二酸乙二醇酯进行测定分析。结果表明,[Bmim]_(6)ZnW_(11)TiO_(39)(H_(2)O)催化剂催化效果最佳,在220℃、4.5 h、戊二酸二甲酯与碳酸乙烯酯的投料摩尔比为1∶1.5、催化剂质量为总投料质量的0.8%的条件下,聚戊二酸乙二醇酯的预聚物收率达到59.27%,选择性达到63.59%。缩聚反应的温度为235℃时聚酯分子质量达到最高,且具有良好的热稳定性能、拉伸性能及可生物降解性能。

利用甲烷氧化菌产生聚-β-羟基丁酸酯的研究进展

聚-β-羟基丁酸酯(PHB)是原核微生物产生的一种生物聚酯,主要作为储能物质以颗粒形式在细胞内积累,具有良好的生物相容性、生物降解性、非线性光学活性、成膜性、气体相隔性、抗凝血性等高附加值性能,被认为是化石聚合物的可再生与可生物降解替代品,对缓解世界化石能源危机与环境污染有积极作用。系统总结了目前可生产PHB的甲烷氧化菌种、PHB在菌体内的合成途径、影响甲烷氧化菌累积PHB的因素,并对存在的问题和未来的发展趋势进行了探讨。