HDI与聚丁二醇反应动力学的研究

用红外光谱法研究了六次甲基二异氰酸酯(HDI)和聚丁二醇(PTMG)以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂、于环已酮中反应生成脂肪族聚氨酯的反应动力学,求出了反应级数、反应速率常数及活化能,并确定了反应的动力学方程。

用三氟化硼引发体系制备聚丁二醇

分子量在3000以下特别是1000或2000的聚丁二醇(PTMG)是制备嵌段聚醚聚氨酯及嵌段聚醚聚醋弹性体的重要软段原料。用三氟化硼(BF_3)体系引发制备PTMG巳有报道,但尚难在工业上采用,主要是引发效率低。前已报道,BF_3-环氧氯丙烷(ECH)体系的引发效率比BF_3-环氧乙烷(EO)体系高2.5～6倍,比BF_3-环氧丙烷(PO)体系高2～3倍。本文用BF_3-ECH为引发体系,并用水为分子量调节剂制备分子量1000或2000的PTMG。

聚丁二酸丁二醇酯熔融缩聚增黏特性

为解决生物可降解聚丁二酸丁二醇酯(PBS)长期正常储存过程中易发生降解而导致分子量下降的难题,通过熔融缩聚增黏方法实现了PBS分子量的提升。研究了反应温度、反应时间、初始特性黏度以及熔体膜厚等对PBS特性黏度、分子量、热性能和流变性能的影响。结果表明:PBS分子量随熔融缩聚增黏温度升高而升高;220℃反应60min,PBS特性黏度即可从1.049dL/g升至2.072dL/g;PBS初始黏度越低其增黏速率越高;而PBS的熔体膜厚与其增黏反应速率呈反比;PBS特性黏度的升高导致结晶困难,进而使其熔点下降。流变测试结果表明随着特性黏度升高,PBS熔体强度与热稳定性均提升,能满足重新加工和使用的需求,通过熔融再聚合方法可有效解决PBS因降解而无法满足其后续加工和使用需求的难题。

阻燃剂的层状受限分布实现聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯共混物性能同步增强

聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PC/PBT)共混物具有高表面硬度、高耐热性和耐化学性,在汽车、建筑、电子电器等领域应用广泛。但PC和PBT在阻燃体系上的差异导致共混物阻燃改性效率较低,阻燃性能较差,难以实现阻燃和力学性能的同步增强。文中采用层叠复合挤出加工制备了PC/PBT交替层状共混物,调控不同阻燃剂在交替层状共混物基体中的层状受限分布,实现了共混物阻燃性能大幅提高的同时力学性能同步增强,成功解决了PC/PBT传统共混物在高阻燃和高强度、高韧性间的矛盾。研究表明,交替层状共混物的拉伸强度和缺口冲击强度分别达到了48.1 MPa和15.8 kJ/m2,相较传统共混物分别提高了139.7%和89.7%,而且其阻燃等级达到了UL-94 V-0(1.5 mm),峰值放热率降低了11.2%。

聚丁二酸丁二醇酯性能调控策略及应用

为进一步推动可降解高分子材料的研究及产业化道路的发展,以改善聚丁二酸丁二醇酯(PBS)性能及开发功能化材料为目标,通过整理归纳聚合物性能调控策略,综述以聚合物共混改性、分子结构共聚改性及链段扩链改性手段的最新研究成果。讨论了改性单体及结构单元对聚合物的链结构及聚集态结构的影响,具体阐述了柔性、刚性及功能性结构单体在链段中的作用及调控;讨论了分子链结构的引入方式及链结构对聚合物性能的调控,分析嵌段共聚物反应机制及典型化学结构与制备路线;最后总结不同调控策略对聚合物的影响,并指出改性策略与性能的调控需要结合产品需求—生产—应用一体化发展来设计,为PBS基改性产品需求及产业化应用提供研发制备思路。

阻燃聚丁二酸丁二醇酯的研究进展

综述了近年来聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合材料阻燃改性技术的研究进展,并分析了其阻燃机理。常用于PBS复合材料的阻燃剂以磷氮系阻燃剂、纳米阻燃剂、生物基阻燃剂及其复配体系为主。其中磷氮系阻燃剂的开发和改性方案最多,尤其是基于聚磷酸铵(APP)的阻燃体系是目前研究最多也是最有效的体系,包括APP和纳米阻燃剂的复配体系以及APP和生物基阻燃剂的复配体系。本文同时对各种阻燃体系的阻燃性能及典型阻燃机理进行了总结。

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。

氧化石墨烯表面接枝聚己二酸丁二醇酯改性研究

为了提高氧化石墨烯(GO)在聚乳酸(PLA)中的分散性,改善PLA的耐冲击性能,作者利用悬浮聚合法,以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为键桥,将GO表面分别与聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己二酸丁二醇酯二醇(HPBA)、聚己二酸丁二醇酯单甲醚(MPBA)接枝,成功制备了纳米复合材料,并采用多种表征手段对材料进行了分析测试。结果表明:利用TDI成功合成了表面的异氰酸酯化的GO(iGO),GO层间距由0.85 nm增加到1.19 nm,其在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的分散性显著提高。实验所得3种纳米复合材料(iGO-HPBA、iGO-PBA和iGO-MPBA)中,PBA在iGO表面的接枝量最多,iGO-PBA的层间距增加到1.34 nm;试样iGO-HPBA在300℃以下的耐热性好,而试样iGO-MPBA和iGO-PBA的综合耐热性好,3种试样均能够满足PLA熔融共混改性的需要。

后道拉伸对聚丁二酸丁二醇酯/丝胶蛋白共混纤维结构与性能的影响

为提高纤维的力学性能,采用后道拉伸处理聚丁二酸丁二醇酯(poly(butylene succinate),PBS)/丝胶蛋白(silk sericin,SS)共混纤维,研究拉伸倍数和拉伸温度对纤维形态结构、化学结构、热性能、力学性能与降解性能的影响。结果表明,随着拉伸倍数增加,PBS与丝胶蛋白发生相对位移,纤维表面沿拉伸方向出现明显条纹;随着拉伸温度增加,纤维表面的条纹减少,表明温度的增加提高了PBS分子链的运动能力,使纤维保持致密结构。随着拉伸倍数和拉伸温度的提高,共混纤维的力学性能和结晶度呈现先增加后减小的趋势,在后道拉伸倍数为4倍,拉伸温度为75℃时,纤维的结晶度可达61.30%,此条件下的纤维断裂强度最大为2.0 cN/dtex,接近粘胶纤维的力学强度,可满足纺纱、非织造等纺织加工工艺的要求。

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。

聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纬编运动T恤面料的热湿舒适性

为研究不同组织结构参数的纬编单面面料对运动休闲T恤热湿舒适性的影响,开发了13款聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT/PET)纬编单面针织物。通过对PBT/PET纬编单面针织物的透气率、透湿量、热阻、水分蒸发速率和液态水分管理能力这5个指标进行测试,探究织物组织结构和单丝线密度对织物厚度、面密度、孔隙率及热湿舒适性能的影响。在表征5个单项指标的基础上,运用灰色聚类分析对这13款纬编单面运动T恤面料的热湿舒适性进行综合评价。结果表明:织物的组织结构、厚度、单丝线密度、孔隙率以及面密度与织物的热湿舒适性能显著相关;组织结构为平纹、单面提花(1)和单珠地网眼的织物的热湿舒适性较好,因此更适合应用于运动休闲领域。

聚丁二酸丁二醇酯和聚辛二酸丁二醇酯及聚(丁二酸-co-辛二酸丁二醇)共聚酯的酶促降解

以1,4-丁二醇与不同链长二元酸单体为原料,合成了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚辛二酸丁二醇酯(PBSub)2种均聚酯和4种不同比例聚(丁二酸-co-辛二酸丁二醇)共聚酯。以上述6种聚酯为降解底物,利用角质酶对其进行降解研究。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪等对聚酯及其降解产物进行表征分析。6种聚酯的晶体结构、熔点、结晶度和热稳定性变化不大。研究表明,聚酯的结晶度和熔点温度是影响其酶降解的重要因素。角质酶降解共聚酯的结晶区和非结晶区,但优先降解非结晶区。丁二酸/辛二酸投料摩尔比为4/6和6/4的降解效果最好,但摩尔比为6/4的样品熔点较高,为最佳比例。

碳纳米管选择性分布增韧聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯共混材料

采用碳纳米管(CNTs)来调控聚乳酸(PLA)/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)共混材料的微结构和宏观性能,探究了CNTs添加量对PLA/PBAT共混物结晶行为、相形貌及热力学性能的影响规律,基于润湿理论量化分析了CNTs选择性分布的原因,探讨了CNTs增韧PLA/PBAT共混材料的内在机制。结果表明,CNTs选择性分布在PBAT中,显著增大了PBAT相的粒径,使共混材料相形貌粗化,暗示CNTs不具备增容作用;提高CNTs的添加量,共混材料拉伸强度略有降低,断裂伸长率大幅提升;CNTs的质量分数为1%时,PLA/PBAT/CNTs试样的断裂伸长率达到最大,与未添加CNTs的PLA/PBAT试样相比提高了258.6%。

再生无色聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-碳酸丁二醇酯流变性能研究

有色废旧聚酯纺织品经乙二醇(EG)醇解后,与甲醇(MeOH)酯交换并脱色提纯,得到无色对苯二甲酸二甲酯(DMT);DMT再与1,4-丁二醇(BDO)酯交换得到无色对苯二甲酸双羟基丁二醇酯(BHBT);BHBT与碳酸二甲酯(DMC)和BDO酯交换,得到双甲基碳酸丁二醇酯(BMBC),通过缩聚反应制备出再生无色聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-碳酸丁二酯(clr-PBCT)共聚酯。采用毛细管流变仪分别对clr-PBCT60和clr-PBCT70的熔融流变性能进行了测试。结果表明:2种clr-PBCT共聚酯的熔体呈现剪切变稀现象,具有非牛顿流体的流动特征;当剪切速率小于1100 s^(-1)时,clr-PBCT60的可纺性要优于clr-PBCT70;二者的非牛顿指数n均小于1,且随着测试温度的提高而增大;其粘流活化能(ΔE_(η))则随剪切速率的增加而减小,且clr-PBCT60共聚酯的ΔE_(η)明显低于clr-PBCT70;当剪切速率小于1100 s^(-1)时,clr-PBCT60样品熔体的结构黏度指数低于clr-PBCT70样品,剪切速率增大时则相反。

生物降解聚己二酸丁二醇酯的制备及改性聚乙醇酸研究

聚乙醇酸(PGA)作为煤基生物可降解高分子材料,有着优异的力学性能和阻隔性能,但较差的韧性使得它难以大规模应用。本文设计了一种生物可降解聚酯聚己二酸丁二醇酯(PBA),并用其实现了PGA的显著增韧。以1,6-己二酸(AA)和1,4-丁二醇(BDO)为原料,在高真空条件下通过熔融缩聚制备了PBA,核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱和凝胶渗透色谱证明了PBA的成功制备,PBA的重均分子量为62506,多分散性指数为2.1。通过熔融共混将PBA、PGA和环氧扩链剂共混以增韧PGA,扫描电子显微镜(SEM)表明,环氧扩链剂可显著提高PGA与PBA的相容性,增容过后PBA分散相的粒径尺寸明显减小。力学性能表明,当加入环氧扩链剂和50 phr的PBA增韧后,PGA的拉伸强度能可达(48.6±2.5)MPa,断裂伸长率达458.3%±23.9%,缺口冲击强度(126.3±7.7)kJ/m^(2),断裂伸长率和缺口冲击强度较PGA纯样分别提高了43倍和46倍。

聚己二酸丁二醇酯的制备与表征

在180~200℃、质量分数为0.2%的钛酸四丁酯催化剂的条件下,1,6-己二酸和1,4-丁二醇(酸/醇物质的量比为1∶1.05、1∶1.10、1∶1.15、1∶1.20、1∶1.25)通过酯化、缩聚合成以羟基封端的、生物降解的聚己二酸丁二醇酯(PBA),同时比较不同酸/醇物质的量比合成的PBA性能,筛选出合成PBA的最佳酸/醇物质的量比。结果表明,酸/醇物质的量比为1∶1.05时,PBA的分子量(31884)最高,产物具有一定的韧性、更优异的拉伸性能和较高的薄膜平整度,拉伸强度为15.81 MPa,断裂伸长率高达824.62%;5个酸/醇物质的量比条件下制备的PBA的热分解温度均在350℃以上,产物具有较好的热稳定性。该合成方法的装置简单、聚合时间相对较短,且实验条件易于实现。

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。

聚萘二甲酸丁二醇酯结晶行为的研究进展

聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)是一种综合性能优良的芳香族聚酯,有望广泛应用于条件苛刻的航空航天、电子与电气工程、特种包装等领域。由于PBN具有同质多晶行为,通过调控PBN熔融加工过程形成的晶型及其形态,可改善PBN工业制品的力学性能和阻隔性能。对PBN而言,随着结晶条件的改变,可能发生“一步结晶”或“两步结晶”,从而形成不同的晶型和结晶形态,例如β′-晶、α-晶、液晶中间相、由液晶中间相转变的α-晶或多晶态共存。本文综述了近年来有关PBN在不同熔融结晶过程中的结晶行为、晶型、结晶形态及其转变机理,不仅为PBN结晶形态的精准调控提供了理论依据,也为PBN的高性能化提供了一种有效且可行的途径。

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。