聚己二酸对苯二甲酸丁二酯的合成与表征.doc

聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的合成与表征
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）具有优异的降解性能与机械性能,在一段时间内最终可转化为二氧化碳与水。在生物可降解薄膜、一次性包装材料和医用材料领域具有很好的应用前景。
本文以对苯二甲酸（PTA）、己二酸（AA）、1,4-丁二醇（BDO）为原料,以摩尔比n（BDO）:n（PTA+AA）=1.4;n（PTA）:n（AA）=1通过直接熔融聚合法制备PBAT。通过调节反应条件制备高分子量的PBAT,并首次通过使用亚磷酸三苯酯（TPPi）在不改变其链结构的条件下进行扩链。
并分别对PBAT的化学结构、端羧基含量、特性粘度、分子量及其分布、分子链结构、热性能、晶体结构、力学性能、熔体流动速率和亲水性进行研究。研究缩聚温度对PBAT的影响。
结果表明,成功制备出具有亲水性且分子量分布较窄的PBAT。随着聚合温度的升高,PBAT的端羧基含量先降低后增加;特性粘度,重均分子量（M_w）,断裂伸长率和拉伸强度先增加后减小。
在缩聚温度260℃时,PBAT重均分子量高达21.69×10⁴ g/mol,断裂伸长率与拉伸强度分别为1420.51%和26.70MPa。从而确定260℃为最佳的缩聚温度。
研究了催化剂种类和热稳定剂对PBAT的影响。结果表明,钛酸四正丁酯（TBOT）与三氧化二锑（Sb₂O₃）构成的复合催化剂制备的PBAT的分子量、色泽和力学性能方面不仅优于单一的TBOT催化剂的同时还优于TBOT/辛酸亚锡（Sn（Oct）₂）复合催化剂,磷酸三苯酯（TPP）有效抑制了PBAT热降解的进行。
TBOT/Sb₂O₃复合催化剂条件下PBAT的重均分子量高达21.69×10⁴ g/mol、色泽为乳白色、断裂伸长率与拉伸强度分别为1420.51%和26.70 MPa。研究Sb₂O₃含量对PBAT的影响。
结果表明,随着Sb₂O₃含量的增加,端羧基含量先降低后增加,M_w先增加后降低,随着M_w的增加线性分子链由无规棒状向紧密的球型结构变化。受分子量的影响,熔体流动速率先降低后增加,断裂强度、断裂伸长率和接触角先增加后减小;晶体结构同对苯二甲酸丁二酯（PBT）的晶体结构一致。
Sb₂O₃含量为0.10 mol%时制备的PBAT质量最好,M_w达到24.00×10⁴ g/mol,熔体流动速率15.63 g/10min,断裂伸长率与拉伸强度最高分别为1525.66%和25.19 MPa。研究加工温度与亚磷酸三苯酯（TPPi）添加量对PBAT的影响。
结果表明,170℃与190℃时,随着TPPi含量的增加,PBAT的分子量也在增加;210℃,受到热降解和副反应的作用PBAT的分子量先增加后减小;TPPi的加入使PBAT的分子量组分变得更均一且未改变其分子链结构。各加工温度下,随着TPPi含量的增加,受扩链作用和小分子副产物增塑作用的影响PBAT的断裂伸长率与断裂强度先增加后降低,熔体流动速率先减小后增加。
加工温度190℃、TPPi 3.0 wt%时为最佳的反应条件,对应的PBAT拉伸强度与断裂伸长率分别高达35.79 MPa和2119.19%,熔体流动速率比原来降低一倍为10.60 g/10min。