【摘要】：超支化聚酯(HPE)作為一種新型聚合物,其高度的支化結構使其具有良好的溶解性、較好的流動性及較高的化學反應性,廣泛應用于生物醫(yī)學材料、高分子改性等領域。目前,HPE的合成方法大多比較復雜,或單體合成復雜,或需要多步反應完成,使得其合成成本較高,應用范圍受到限制。超支化聚己內酯(HPCL)作為HPE研究中的熱點受到廣泛關注,但合成過程復雜,其應用多局限于生物、醫(yī)藥等材料領域。本文采用開環(huán)-縮聚一步法合成了超支化聚己內酯,對其支化度進行調控,并將其分別用于無定形的EP和半結晶的PLA中,探討超支化產物對材料性能的影響。第一部分,采用開環(huán)-縮聚法,選用二羥基丙酸(BPA)和己內酯(ε-CL)為原料,在優(yōu)化反應條件后,一步合成了不同支化度的HPCL。通過FTIR、NMR、GPC、DSC等對其結構和性能進行了表征。在HPCL的13C-NMR中可觀察到BPA中季碳原子因分子構型不同而產生的裂分,證實所得產物確為超支化結構,通過對不同構型的碳原子振動峰的積分,可計算產物的支化度。第二部分,將所合成的HPCL作為增韌劑分別加入到純環(huán)氧樹脂(EP)和阻燃EP中,研究其對兩種EP體系性能的影響。純EP應用廣泛,但韌性較低,其斷裂伸長率小于8%,沖擊強度小于16 kJ·m-2;在純EP中加入少量的HPCL后材料的韌性明顯改善,當HPCL添加量為3%時,EP樣品的沖擊強度可達21.99 kJ·m-2,與純EP相比提高了102.0%。在純EP中加入HPCL后,樣品的拉伸性能、彎曲性能和硬度均有所增加,表明HPCL對EP確實起到較好的增韌作用。將HPCL加入到羥基錫酸鋅(ZHS)阻燃EP體系中,實驗結果表明,HPCL對阻燃EP體系同樣具有良好的增韌作用。加入HPCL后,阻燃EP樣品的力學性能有所改善,當HPCL添加量為3%時增韌效果最佳,斷裂伸長率和沖擊強度分別比阻燃EP體系提高了46.6%和73.4%。HPCL對阻燃EP體系的阻燃性能和熱性能影響不大,但錐形量熱數(shù)據(jù)表明HPCL的加入對EP體系的燃燒性能有一定的抑制作用。第三部分,將合成的HPCL分別加入到純聚乳酸(PLA)和阻燃PLA兩種體系中,研究其對兩種PLA體系力學性能和熱性能的影響。實驗結果表明,在純PLA體系中加入HPCL后,樣品的斷裂伸長率和沖擊強度均明顯提高,在添加量為15%時,體系的斷裂伸長率和沖擊強度均達到最大值,分別為16.0%和4.2 kJ·m-2,與純PLA相比,分別提高了60.6%和35.0%。DSC和DMA數(shù)據(jù)表明加入HPCL后,PLA樣品的玻璃化轉變溫度降低,表明HPCL對PLA具有良好的增塑作用。選取聚磷酸銨(APP)和季戊四醇(PER)體系為阻燃劑加入到PLA中,阻燃PLA體系的阻燃性提高但力學性能降低。在阻燃PLA體系中以HPCL替代膨脹阻燃劑中的PER后,隨著HPCL添加量的增加,體系的斷裂伸長率和拉伸強度同時增加,當HPCL完全替代PER時,斷裂伸長率和拉伸強度分別為16.15%和52.09 MPa,與原阻燃體系相比,分別提高了112.0%和13.9%。同時HPCL替代PER后阻燃PLA體系的極限氧指數(shù)(LOI)有所降低,但垂直燃燒等級不變。
【圖文】：

河北大學工學碩士學位論文聚合物的合成方法分為四大類：單單體法、雙單體法、偶合單中單單體法又包括 ABx（X>1）型單體自縮聚、自縮合乙烯基聚法中最常用的是 ABx型單體自縮聚合成法，這種方法可以合成支化聚合物。1952 年，F(xiàn)lory[9]在理論上論述了 ABx型單體分子支化聚合物的可能性，其合成路線如圖 1-1 所示。Chen 等[10]以，，雙羥甲基丙酸（BPA）為 AB2單體，在氮氣氛圍下，將混合物產生的水蒸餾除去，合成出一種超支化聚酯，并提出一種計算末得出末端基團的含量取決于總聚合度而不是支化度的結論。目開環(huán)聚合和 AB2型單體自縮聚這兩種方法合成出了超支化聚酯氨酯、超支化聚酰胺等多種超支化聚合物[11]。

圖 1-2 自縮合乙烯基聚合合成原理合又稱為自縮合開環(huán)聚合，1992年由Suzuki等[16]提出，使用鈀催化多胺。此后，開環(huán)聚合法開始走入人們的視野并受到廣泛關體有環(huán)氧化物、內酯、環(huán)狀氨基甲酸酯等，主要用來制備超支化ch等[18]使用羥基磷灰石納米晶體通過開環(huán)聚合法合成超支化聚藥物控制載體體系中。張承輝等[19]采用開環(huán)聚合法，以三羥甲料，合成出了液態(tài)聚己內酯多元醇，將其作為核單體，經縮聚酯，并對其進行涂膜性能的評價。開環(huán)聚合法的優(yōu)點在于合成過聚合過程中低分子量的副產物，容易得到分子量較高的超支化體法不同，雙單體法是把多個官能度單體共聚，如 A2+B3單體體與 ABn相比更易得到。在 A2+B3的研究方法中，需要使用兩能團，另一個具有三個官能團，這個方法基于三個假設：1.所
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O633.14

【參考文獻】

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本文編號：2529741