本文關(guān)鍵詞：高嶺土雜化改性端羧基聚乳酸復(fù)合材料的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 聚乳酸 二惡唑啉 聚酰胺酯 擴鏈 高嶺土復(fù)合材料

【摘要】：聚乳酸(PLA)既是一種綠色環(huán)保材料,又是一種新型生物降解材料,它是以可再生植物為原料合成的。聚乳酸分子中的酯鍵易水解,屬于脂肪族聚酯,在微生物的作用下在人體或土壤中發(fā)生降解,然后生成乳酸,最終代謝產(chǎn)物為二氧化碳和水。聚乳酸及其共聚物在醫(yī)藥及醫(yī)療用品方面的應(yīng)用與開發(fā)受到了國內(nèi)外學(xué)者的高度重視,這是因其有著良好的化學(xué)惰性并且易于加工,又有著良好的生物降解性和生物相容性。聚乳酸的意義不單單體現(xiàn)在環(huán)鏡保護(hù)方面,它對建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)約型社會也有著非常重要的意義。本課題主要研究了端羧基改性聚乳酸的制備和高嶺土/聚乳酸復(fù)合材料的制備。(1)丙交酯和聚乳酸的制備。本文采用先縮聚再解聚的兩步法,乳酸發(fā)生酯化反應(yīng)脫去水分,并生成乳酸低聚物,然后在較高溫度下將生成的乳酸低聚物進(jìn)行催化解聚,最后得到丙交酯。實驗首先以乳酸為單體,氧化鋅為催化劑,壓力為0.095MPa,溫度逐漸升溫至180℃,脫水反應(yīng)3h,制得丙交酯單體,探討影響丙交酯合成的因素,得出乳酸單體在140℃條件下,催化劑氧化鋅的質(zhì)量百分比為1.5%,反應(yīng)時間為3小時制得高分子量的聚乳酸。然后再以丙交酯為原料,以辛酸亞錫為催化劑,壓力為0.095MPa,溫度逐漸升溫至160℃,聚合5h,制得聚乳酸。討論聚乳酸合成的影響因素,得出聚合反應(yīng)的時間為5h,聚合溫度在170-180℃之間時,當(dāng)n(丙交酯)/n(辛酸亞錫)=5000,可以得到相對分子質(zhì)量為65000的聚乳酸。紅外圖譜和氫譜數(shù)據(jù)表明,在辛酸亞錫催化劑作用下,單體丙交酯發(fā)生了開環(huán)反應(yīng)。(2)端羧基聚乳酸的擴鏈和改性。在對PLA分子進(jìn)行擴鏈時,大多數(shù)人選用二惡唑啉類型的催化劑,這是因為這類催化劑的活性高,催化選擇性好。本實驗以丙交酯為原料、辛酸亞錫為催化劑、丁二酸酐為改性劑,采用梯度升溫法,直接熔融合成端羧基聚乳酸共聚物P(L-SA),接著用1,3-PBO(2,2-(1,3-亞苯基)-二惡唑啉)對共聚物進(jìn)行擴鏈,制得聚酰胺酯(PEA),最后將高嶺土與PEA熔融復(fù)合改性。紅外圖譜和核磁圖譜數(shù)據(jù)表明,聚乳酸中的—COOH與二惡唑啉成功合成出目標(biāo)產(chǎn)物。研究得出,以丙交酯為原材料,丁二酸酐為親水改性劑,1,3-PBO為擴鏈劑合成聚乳酸的最佳工藝條件為在0.098MPa,150℃下,n(丁二酸酐)：n(丙交酯)=1：9.5,n(丙交酯)：n(1,3-PBO)=1:2.4,擴鏈反應(yīng)時間為1h,制得擴鏈產(chǎn)品聚酰胺酯PEA.GPC測出該條件下產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量最大為24萬。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度數(shù)據(jù)表明擴鏈后的聚乳酸和復(fù)合改性后的耐熱性能均提高。拉伸強度測試說明復(fù)合材料的力學(xué)性能得到提升。電子掃描圖表明成功地將聚酰胺酯顆粒插入到高嶺土片層之間。(3)高嶺土改性聚乳酸基復(fù)合材料的制備。本實驗采用原位聚合法制備高嶺土/PLEA(聚酰胺酯)納米復(fù)合材料。首先制備出分子量較小的的端羧基聚乳酸P(LA/SA),其次合成出插層復(fù)合物高嶺土/二甲亞砜,一定溫度減壓原位擴鏈聚合45 min,制備PLEA/高嶺土復(fù)合材料。根據(jù)前面所述的實驗步驟將PLEA與不加高嶺土/二甲亞砜復(fù)合物合成的產(chǎn)物作比較。研究發(fā)現(xiàn),實驗成功的以1,3-PBO作為擴鏈劑,制備出了高嶺土改性聚乳酸基復(fù)合材料,并確定在m(P(LA/SA)):m(高嶺土/二甲亞砜)=1：1.2,聚合溫度為160℃,反應(yīng)時間為十二小時時所得到的的高嶺土/PLEA復(fù)合材料的各種性能得到了顯著的提高,高嶺土改性后的高嶺土/PLEA復(fù)合物的耐熱性得到提高。
【關(guān)鍵詞】：聚乳酸 二惡唑啉 聚酰胺酯 擴鏈 高嶺土復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ323.4;TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 前言12-25
• 1.1 概述12
• 1.2 聚乳酸的合成方法12-20
• 1.2.1 直接縮聚法13-15
• 1.2.2 丙交酯開環(huán)聚合法15-16
• 1.2.3 反應(yīng)擠出聚合法16
• 1.2.4 固相縮聚法16-17
• 1.2.5 擴鏈聚合法17-20
• 1.3 聚乳酸的改性20-22
• 1.3.1 聚乳酸的化學(xué)改性20-21
• 1.3.2 聚乳酸的物理改性21
• 1.3.3 納米復(fù)合21
• 1.3.4 高嶺土插層研究進(jìn)展21-22
• 1.3.5 聚合物/高嶺土復(fù)合材料的研究22
• 1.4 聚乳酸的應(yīng)用22-24
• 1.4.1 藥物釋放材料22-23
• 1.4.2 骨折固定材料23
• 1.4.3 外科手術(shù)縫合23
• 1.4.4 眼科植入材料23-24
• 1.4.5 工農(nóng)業(yè)、生活領(lǐng)域的應(yīng)用24
• 1.4.6 組織工程支架材料24
• 1.5 本論文研究的意義及內(nèi)容24-25
• 2 丙交酯和聚乳酸的合成及其性能25-34
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實驗部分26-27
• 2.2.1 原料與試劑26
• 2.2.2 實驗儀器26
• 2.2.3 實驗過程26-27
• 2.2.4 測試和表征27
• 2.3 結(jié)果與討論27-33
• 2.3.1 丙交酯產(chǎn)率的影響因素27-30
• 2.3.2 丙交酯和聚乳酸的結(jié)構(gòu)表征30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 端羧基聚乳酸的擴鏈、改性及其性能34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 實驗部分34-36
• 3.2.1 儀器34
• 3.2.2 原料34-35
• 3.2.3 實驗過程35
• 3.2.4 測試和表征35-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-41
• 3.3.1 改性產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的確定37-39
• 3.3.2 n(丁二酸酐)/n(丙交酯)對端羧基聚乳酸P(LA/SA)相對分子質(zhì)量的影響39
• 3.3.3 n(丙交酯)/n(1,3-PBO)對聚酰胺酯PEA相對分子質(zhì)量的影響39-40
• 3.3.4 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分析40
• 3.3.5 拉伸性能測試40
• 3.3.6 掃描電鏡分析40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 高嶺土改性聚乳酸基復(fù)合材料的制備與性能研究42-48
• 4.1 引言42
• 4.2 實驗部分42-44
• 4.2.1 試劑42-43
• 4.2.2 儀器43
• 4.2.3 實驗過程43
• 4.2.4 測試和表征43-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-47
• 4.3.1 P(LA/SA)與高嶺土/二甲亞砜復(fù)合物質(zhì)量比對PLEA/高嶺土復(fù)合材料Mn的影響44
• 4.3.2 原位聚合溫度對PLEA/高嶺土復(fù)合材料Mn的影響44-45
• 4.3.3 原位聚合時間對PLEA/高嶺土復(fù)合材料Mn的影響45
• 4.3.4 FT-IR分析45-46
• 4.3.5 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分析46
• 4.3.6 SEM分析46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 總結(jié)與展望48-50
• 5.1 總結(jié)48
• 5.1.1 丙交酯和聚乳酸的合成及其性能48
• 5.1.2 端羧基聚乳酸的擴鏈、改性及其性能48
• 5.1.3 高嶺土改性聚乳酸基復(fù)合材料的制備與性能研究48
• 5.2 展望48-50
• 致謝50-51
• 參考文獻(xiàn)51-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄60-61

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本文編號：896650