聚丁二酸-己二酸丁二酯的合成及性能研究

采用共酯化工艺,利用熔融缩聚法制备不同组成的聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)共聚酯和均聚物(聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚己二酸丁二醇酯PBA)。利用核磁氢谱(1 H NMR)、差示扫描量热(DSC)和热失重(TGA)对合成的(共)聚酯进行了表征。结果表明共聚酯摩尔组成与投料基本一致。所合成共聚酯都表现出优异的热稳定性,起始分解温度高于300℃,共聚酯的热降解行为主要受二酸组分影响。共聚酯的熔点、熔融结晶温度随AA含量变化呈现先下降后上升的规律,在AA摩尔含量为50%~70%时,存在两种晶体共结晶,因而出现了两个熔点。共聚酯的玻璃化转变温度符合Gorden-Taylor方程,方程参数k=2.4。共聚酯的力学性能同样受组成变化影响,随着AA含量的增加,拉伸强度、弹性模量先降低后上升,断裂伸长先上升后降低。

茶梗纤维-聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料的制备及其性能

为了实现茶剩余物的资源高值化利用,以茶梗纤维(TSF)为原料,用扩链剂4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4'-MDI)对其进行表面改性,将4,4'-MDI改性后的茶梗纤维(MDI-TSF)与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)共混制备复合材料。4,4'-MDI两端异氰酸酯键(―N=C=O)与TSF表面羟基(―OH)进行反应,减少TSF表面羟基含量并削弱其表面极性,从而减少了TSF与PBAT之间的极性差,环氧大豆油(ESO)加入改善两者之间界面相容性,从而可提高复合材料的机械性能。改性茶梗纤维MDI-TSF的加入可以有效增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及热稳定性,当PBAT与MDI-TSF质量比80∶20,即MDI-TSF添加量20%,加入10%ESO制得的复合材料PBAT/ESO/20%MDI-TSF综合力学性能最佳,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为13.014 MPa、10.94 MPa和18.314 kJ/m^(2),与复合材料PBAT/ESO/20%TSF(8.652 MPa,8.32 MPa,14.563 kJ/m^(2))相比,拉伸强度提高了50.4%,弯曲强度提高了31.5%,冲击强度提高了25.8%,热稳定性和结晶度均有提高。

聚丁二酸丁二醇酯及聚丁二酸/己二酸-丁二醇酯在微生物作用下的降解行为

研究了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物聚丁二酸/己二酸-丁二醇酯(PBSA)薄膜在可控堆肥条件下的宏观生物降解行为,结果显示,PBS和PBSA薄膜具有良好的生物降解性能,降解过程经历三个阶段:诱导期、加速期和平坦期。对堆肥中的微生物进行分离和筛选,发现杂色曲霉菌对PBS和PBSA的生物降解能力最强。进一步研究PBS和PBSA薄膜在杂色曲霉菌作用下的微观生物降解行为,结果表明,PBSA薄膜比PBS薄膜具有更快的生物降解速率。

聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯/氧化镁复合薄膜的制备及性能

以聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)为基体,纳米氧化镁(MgO NPs)为抗菌剂,通过溶剂挥发法制备了PBST/MgO纳米复合薄膜,并探讨了复合薄膜在食品包装中的应用。研究了MgO NPs对纳米复合薄膜的机械性能、水蒸汽透过率(WVP)、氧气透过率(OTR)和紫外阻隔性能的影响。结果表明:MgO NPs的加入改善了PBST基体的力学性能和阻隔性能。与PBST薄膜相比,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了43.7%和32.2%,水蒸汽透过率和氧气透过率分别降低了28.1%和23.6%,并具有良好的紫外阻隔性能。当MgO NPs质量含量为5%时,复合膜的性能最佳。

纳米SiO_2/聚己内酯(PCL)/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)复合材料的力学及流变性能

用熔融共混法制备纳米SiO2/聚己内酯(PCL)/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)复合材料,利用红外光谱仪、扫描电镜、万能拉力机及流变分析仪等,研究改性纳米SiO2的加入对复合材料体系的力学及流变性能的影响。研究结果表明:钛酸酯偶联剂与纳米SiO2发生强烈的键合作用,使得纳米SiO2能较好分散在基体中。当SiO2的质量分数为2%时,PCL/PBSA/纳米SiO2复合材料的缺口冲击性能有明显提高,此后随着改性纳米SiO2含量的提高,其断裂伸长率和拉伸强度呈下降趋势;熔融状态下,复合材料体系剪切储能模量(G′)和损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势,复合材料体系的黏度随剪切速率的增大而减小,属假塑性流体;少量的改性纳米SiO2可以均匀分散在PCL/PBSA基体树脂中,并能显著提高复合体系的韧性,但当加入量过多时,容易发生团聚现象,并使得冲击强度、断裂伸长率等性能降低。

聚合松香增容聚乳酸/聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)共聚物共混纤维的结构与性能

以聚合松香(PR)为相容剂,采用熔融共混法制备了不同比例的聚乳酸/聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PLA/PBAT)共混纤维。采用拉伸试验、微观结构、热分析和流变测试分析评估了熔体和纤维的物化性能。PR的引入使得PBAT和PLA的玻璃化转变温度及熔融温度降低,促进了PBAT相的均匀分散,分散相尺寸明显减小,增强了PBAT的非均相成核效应,提高了PLA的结晶温度,并在30%PR时观测到了直径小于2μm的微纤结构。随着PBAT含量的增加,共混纤维的断裂伸长率与断裂强度均得到显著提升,断裂伸长率最多提高了近600%,同时断裂强度不仅得到了保留,还提升了200%左右。

氯化锂/丙三醇改性玉米淀粉/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料的结构与性能

为制备具有良好综合性能的淀粉(CS)/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)共混材料,以氯化锂(LiCl)和丙三醇(Gly)构建新型复合改性剂,提出了一步共混制备改性CS/PBAT共混材料的新方法。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、力学性能测试等考察了复合改性剂中LiCl对淀粉的作用效果,探究了复合改性剂对CS/PBAT共混材料结构和性能的影响。结果表明,Gly/LiCl复合改性剂中LiCl的引入能够增强改性剂与淀粉羟基和PBAT酯基之间的电子相互作用,进一步破坏淀粉的氢键和颗粒结构,从而降低CS/PBAT的结晶度,改善淀粉与PBAT的相容性,提高共混材料的韧性、耐水性和降解性能,表现出比单纯丙三醇改性更好的作用效果。采用Gly和LiCl质量比10:1的复合改性剂,在CS和PBAT质量比为50:75时改性CS/PBAT共混材料具有优良的力学性能,其断裂伸长率从改性前的21.9%提高到了271.7%,拉伸强度从改性前的13.4 MPa变为10.8 MPa,下降不大,显示出良好的改性作用。

聚己内酯/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物熔融共混体系的力学性能、结晶及流变行为研究

通过熔融共混制备了生物可降解的聚己内酯(PCL)/聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)共混体系,采用万能拉力机、差示扫描量热仪(DSC)、旋转流变仪分别研究了共混体系的力学性能、结晶和流变行为。结果表明,PCL/PBSA为不完全相容的体系,共混体系的相形态依赖于共混物的组分比,随着PBSA组分含量的增加,相形态发生变化,存在不相容的相界面,适量的添加PBSA能改善PCL的结晶、流变及力学行为。

扩链条件对聚丁二酸丁二酯-共-对苯二甲酸丁二酯/滑石粉共混物性能的影响

将一种多环氧官能团聚合物作为聚丁二酸丁二酯-共-对苯二甲酸丁二酯(PBST)的扩链剂,研究熔体反应挤出过程中的扩链条件对PBST/滑石粉共混物性能的影响。将扩链剂用量、反应温度和螺杆转速作为本研究的主要研究因素,通过方差分析寻找主要影响因素及各因素间交互作用。结果表明,扩链剂用量的影响最为显著,其次是温度,螺杆转速的影响不显著;随着扩链剂用量的增加,熔融温度和结晶温度降低,分子量、熔体黏度和热稳定性增加;同时,随着扩链剂用量的增加,改性PBST强度提高但韧性降低;响应面分析表明扩链剂用量、反应温度和螺杆转速分别为0.66%、200℃和300 r/min时扩链条件最优。

2,2′-联噻唑-4,4′-二甲酸对聚丁二酸丁二醇酯共聚改性及其性能

以1,4-丁二酸(SA)、1,4-丁二醇(BDO)和2,2′-联噻唑-4,4′-二甲酸二乙酯(BTDC-Et)为原材料,采用熔融缩聚法合成了一系列不同BTDC-Et摩尔分数的聚丁二酸/2,2-联噻唑(E)-4,4-二甲酸(B)-丁二醇酯(S)(PBEBS)。通过核磁共振(NMR)、差示扫描量热(DSC)、凝胶透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及采用压差法气体渗透等技术手段表征了材料的结构和性能。结果表明,当SA、BDO和BTDC-Et的投料摩尔比为1∶2.5∶0.1时,PBEBS的数均相对分子质量(M_n)达到4.1×10^(4),材料由脆性塑料转变为韧性塑料;同时,与PBS相比,阻隔性能提升了80倍。此外,PBEBS共聚酯的热稳定性随BTDC-Et摩尔分数的增大而升高,分解温度T_(d,5%)由295℃升高至346℃。

1,2-环己二醇改性聚丁二酸丁二酯的结构与性能

以1,4-丁二酸(SA)、1,4-丁二醇(BDO)、1,2-环己二醇(CHD)为原料,通过改变BDO与CHD投料比,采用熔融缩聚法制备了一系列的CHD改性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共聚酯。采用1H-NMR表征了共聚酯的化学结构,并且,分析了CHD占主链二醇含量对共聚物分子量及其分子量分布、熔融和结晶性能、热稳定性能、拉伸性能及脂肪酶降解性能的影响。结果表明,随着CHD含量的增加,共聚酯的数均分子量从7.45×10^(4)下降至4.75×10^(4),由结晶度48.5%的半晶态转变为无定形态,热分解损失为质量5%时,温度降低了26.7℃,拉伸强度由38.2 MPa降低至14.9 MPa,但脂肪酶降解性能显著提高。PBS主链引入适量CHD后,可以有效地调控PBS的结晶度及柔顺性,提高了PBS在非堆肥条件下的降解速度。

聚(己二酸/对苯二甲酸)-丁二醇酯基自发气调薄膜的性能研究及应用

采用熔融共混法将聚(己二酸/对苯二甲酸)-丁二醇酯(PBAT)和聚(L-乳酸-衣康酸丁二醇酯)(PLBI)通过双螺杆挤出机制备了不同共混比例的薄膜,分析了不同PLBI添加量对PBAT薄膜气体透过性能及力学性能的影响,进一步结合材料的气体透过性和草莓的呼吸特性,对草莓进行气调包装(MAP)系统设计,并应用于其自发气调保鲜实验。结果表明,PLBI添加量为15%时,共混薄膜仍旧保持较好的力学性能,通过对共混比例的调控,将PBAT的CO_(2)/O_(2)透过比(CDP/OP)从10.57降低至3~7左右,同时提高了材料的保水性,使得该材料更适用于气调果蔬包装,应用于草莓自发气调保鲜实验,低温储藏下将草莓的货架期延长至21d。

聚(丁二酸-1,2-丙二酯)(PPSu)对聚(丁二酸丁二酯-共聚-己二酸丁二酯)(PBSA)的物理改性的研究

聚(丁二酸丁二酯-共聚-己二酸丁二酯)(PBSA)是一种全生物降解材料,但由于其结晶度较高,无定形区比例较少,导致韧性不足。聚(丁二酸-1,2-丙二酯)(PPSu)是一种非结晶的生物可降解聚酯,在室温下处于无定型态。研究了PPSu对于PBSA的物理改性作用,通过DSC、DMA、POM、SEM测试对PBSA/PPSu的共混体系进行了表征,发现这2种脂肪族聚酯的共混物为部分相容体系,少量PPSu和PBSA相容。随PPSu质量分数的增加,共混体系玻璃化转变温度稍有升高,结晶速率下降。PPSu质量分数达10%时,断面刻蚀的SEM图片显示相分离结构。力学性能测试结果表明,在混入少量PPSu后,PBSA的抗冲击强度得到了较大提升。

膨胀型石墨/水滑石对聚丁二酸-co-己二酸丁二醇酯的复合成核作用及其非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热仪(DSC)研究PBSA和PBSA/膨胀型石墨/水滑石复合材料的非等温结晶过程,结果表明:膨胀型石墨/水滑石可以提高PBSA的结晶温度,并可以将其非等温结晶温度提高15～22℃。通过Jeziornyz用于非等温结晶峰修正的Avrami方程拟合得到PBSA和PBSA/膨胀型石墨/水滑石复合材料的n值分别为4.3～4.9和4.2～6.3,但是Ozawa方法在实验中并不能得到理想的处理结果。通过莫志深法进一步处理此非等温结晶过程,可以计算得到Ozawa指数m为3.0和2.7,表明膨胀型石墨/水滑石在PBSA体系中起到了异相成核的作用。

聚丁二酸-己二酸丁二醇酯的合成与表征

以1,4-丁二醇及不同比例的己二酸、丁二酸为原料,制备一系列聚丁二酸-己二酸丁二醇酯[P(BS-co-BA)]共聚酯,借助衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)、核磁共振仪(1H-NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)以及热重分析仪(TG)等对共聚酯的结构性能进行表征分析。角质酶降解结果表明,在经过16 h后,4种共聚酯降解率均达到80%以上,2种均聚酯均仅为40%左右。其中聚酯酶降解速率为P(BS-co-40%BA)>P(BS-co-60%BA)>P(BS-co-80%BA)>P(BS-co-20%BA)>聚己二酸丁二醇酯(PBA)>聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。综合可知P(BS-co-40%BA)热稳定性相比于PBA更好,降解性能较PBS更好,为最佳共聚酯。

聚(丁二酸丁二酯-co-丁二酸丙二酯)的等温结晶行为研究

以1，4-丁二酸、1，4-丁二醇和1，3-丙二醇为原料通过直接熔融缩聚法合成了聚丁二酸丁二酯（PBS），聚丁二酸丙二酯（PPS）和聚（丁二酸丁二酯-co-丁二酸丙二酯）（PRsrs）等脂肪族聚酯．利用^1H-NMR，WAXD，DSC和POM等研究了聚酯的结晶结构和结晶动力学过程等结晶行为．PBSPS的结晶晶型与PBS一致，说明只有丁二酸丁二酯（RS）单元结晶而丁二酸丙二酯（PS）单元处于无定形区．聚酯等温结晶后。在升温熔融过程中出现了多重熔融峰．分析表明多重熔融峰主要来自于聚酯升温过程中的熔融-重结晶行为．利用Avrami方程分析了聚酯的等温结晶动力学，Avrami指数n为2．2—2．8，说明聚酯等温结晶时主要以异相成核的三维生长方式进行；随着PS单元的增多，聚酯的表观结晶活化能升高。也就是说BS单元的结晶变得困难．POM观察到聚酯等温结晶时都出现了环带球晶现象，球晶形态会随着结晶温度和化学结构差异而改变．

聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)降解菌的分离鉴定和降解能力测定

【目的】研究能够降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(Poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT)的微生物及其降解能力。【方法】以PBAT粉末为唯一碳源,从南疆疏勒县铺覆PBAT生物降解膜的土样中分离可有效降解PBAT聚合物的微生物,利用16S rDNA序列对比分析进行菌株鉴定。采用失重法和扫描电镜观察,测定菌株的降解能力。【结果】从土壤中分离获得一株能够明显降解PBAT聚合物的细菌XJSL2,经16S rDNA序列分析鉴定为Sphingopyxis ginsengisoli,经过60 d培养,该菌株对PBAT颗粒的实际降解率达到0.92%。【结论】菌株XJSL2能够显著降解PBAT聚合物,对于PBAT的再生利用具有潜在应用价值,土壤中还存在着大量能够降解PBAT的微生物。

β-环糊精与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)包合物对PBS结晶性的影响

与不同传统成核剂进行比较,研究了β-环糊精(β-CD)与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)包合物存在时PBS的结晶行为。采用偏光显微镜观察了复合物球晶形态的变化,采用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射法(WAXD)研究了不同成核剂对PBS结晶性的影响,并且研究了成核剂改性后PBS复合物的力学性能和亲/疏水性。研究结果表明,β-CD与PBS包合物(PBSIC)与PBS复合后,球晶变化不明显,其球晶直径为150μm。PBSIC可以显著提高PBS的结晶能力,其结晶温度、结晶度较纯PBS分别提高3.86℃、6.45%,结晶速度明显增加,力学性能有所改善,并具有与传统聚酯类成核剂相当的成核能力。

聚丁二酸丁二酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/纳米高岭土熔融共混力学性能、流变及降解行为研究

用熔融共混挤出法制备的聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[poly(3HB-co-4HB)]/纳米高岭土(nano Kaolin)复合降解材料;利用万能拉力机、旋转流变仪和SEM对其力学性能、流变行为、微观结构及降解性能进行研究。结果表明,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/8)复合降解材料的缺口冲击强度、断裂伸长率达到最大,此后随着nano Kaolin质量百分比增加,而呈下降趋势;在室外自然条件下,经过土埋一段时间后的降解实验,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/12)复合材料发生了明显的降解,复合降解材料的失重率也已经降到64%左右,说明材料的降解性能较好;纳米复合降解材料熔融剪切储能模量(G′),剪切损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势。

脂肪酶催化液-固反应合成聚丁二酸丁二酯

以固定化酶Novozyme435为催化剂,在液-固混合体系中经酶催化1,4-丁二醇与丁二酸缩聚合成聚丁二酸丁二酯(PBS),考察反应条件对聚合效果的影响。采用GPC法对产物重均分子量Mw和分子量分布MwMn进行了测定;采用核磁共振法对产物结构进行了鉴定。最佳反应条件为:丁二酸与1,4-丁二醇的物质的量的比为17:23,Novozyme435用量为底物总质量的7%,聚合温度为65℃。以底物总质量200%的二苯醚为反应介质,真空条件下聚合48h,PBS的最大Mw可达到50800(MwMn=1.36)。实验表明,丁二酸在反应介质中的溶解程度和副产物水的去除是限制PBS聚合效果的最主要因素。