可降解松香基聚酯弹性体的合成、表征及性能研究

论文摘要

松香是自然界极其丰富的一种天然可再生资源,松香酸的三元环菲架结构实际上是一种甾族结构,刚性强,可与苯环媲美,所以松香及其衍生物可成为某些源自石油基芳香原料的重要替代物用于高分子合成上。本文从松香出发,通过与不饱和二酸发生Diels-Alder反应,合成出了松香基丙烯酸加成产物（APA）与松香马来酸酐加成产物（MPA）,进而与端羟基的PEG及PCL进行反应,以柠檬酸（CA）作为交联剂,制得了一系列可降解松香基弹性体。主要研究成果如下：1.通过Diels-Alder加成反应,从天然资源松香出发合成出了松香丙烯酸（APA）和松香马来酸酐（MPA）加成产物,并对其结构进行了表征。同时优化了反应条件,制备的松香基单体产率分别达到45%和50%。2.松香加成产物APA与PEG反应,同时加入柠檬酸作为交联剂,制备了APA/PEG和APA/PEG/CA松香基弹性体。研究结果表明以PEG为软段结构的聚酯弹性体具有很好的热稳定性,T10%在305～322℃之间；产物的拉伸强度在0.15～2.27 MPa范围内,断裂伸长率在125～260%之间;相比于脂肪族弹性体PEG/CA,引入松香的菲环结构,产物的热稳定性,拉伸强度都明显提高。同时,通过调节反应物配比及交联剂CA的量,弹性体的热稳定性,力学性能及降解性能可调。3.松香加成产物APA及MPA分别与PCL反应,加入CA作为交联剂,制备了APA/PCL、MPA/PCL及MPA/PCL/CA松香基弹性体。研究结果表明以PCL为软段结构的松香基聚酯弹性体的热稳定性,力学性能和降解性可以通过改变反应物摩尔配比及CA的量进行调节。相比与PEG为软段结构的松香基聚酯弹性体,热稳定性更好,T10%最高可达328.5℃;产物的拉伸强度在0.75 MPa以下,而断裂伸长率最高可达782%。在生理盐水中加入脂肪酶条件下的测试表明,以PCL为软段结构的松香基聚酯弹性体在四周时间内的质量损耗可达33%,因此产物具有可生物降解性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 松香简介
• 1.2 松香在高分子合成中的应用
• 1.2.1 在聚酯中的应用
• 1.2.2 在聚酰胺、聚酰亚胺类树脂中的应用
• 1.2.2.1 在聚酰亚胺中的应用
• 1.2.2.2 在聚酯酰亚胺中的应用
• 1.2.2.3 在聚酰胺中的应用
• 1.2.3 在聚氨酯中的应用
• 1.2.4 在醇酸树脂中的应用
• 1.2.5 在环氧树脂中的应用
• 1.2.6 在其他高分子中的应用
• 1.3 可生物降解高分子弹性体
• 1.3.1 生物弹性体
• 1.3.1.1 硅橡胶生物弹性体
• 1.3.1.2 聚氨酯生物弹性体
• 1.3.1.3 聚羟基烷基酸酯生物弹性体
• 1.3.1.4 聚醚酯生物弹性体
• 1.3.1.5 聚肽生物弹性体
• 1.3.1.6 聚原酸酯生物弹性体
• 1.3.1.7 链段化聚异丁烯-聚苯乙烯生物弹性体
• 1.3.1.8 水凝胶
• 1.3.2 网络型弹性体
• 1.4 课题立题依据及研究目标
• 1.4.1 课题立题依据
• 1.4.2 研究目标
• 第二章 松香基加成产物APA和MPA的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 松香加成产物APA及MPA的合成
• 2.3 结构表征手段及仪器
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 FTIR表征
• 2.4.2 H-NMR表征
• 2.4.3 产率的影响因素研究
• 2.5 本章小结
• 第三章 PEG为软段结构的松香基弹性体的合成、表征及性能测试
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 松香基弹性体（APA/PEG）的合成
• 3.2.3 APA/PEG/CA弹性体的合成
• 3.2.4 脂肪族弹性体（PEG300/CA）的合成
• 3.2.5 弹性体的制备
• 3.2.6 表征手段及方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 弹性体的ATR表征
• 3.3.2 WXRD表征
• 3.3.3 DSC和TGA分析
• 3.3.4 弹性体的力学性能
• 3.3.5 弹性体的动态模量
• 3.3.6 弹性体的降解性能
• 3.3.7 弹性体的亲水性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 PCL为软段结构的松香基弹性体的合成、表征及性能测试
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 APA/PCL530弹性体的合成
• 4.2.3 MPA/PCL530弹性体的制备
• 4.2.4 弹性体的制备
• 4.2.5 表征手段及仪器
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 弹性体ATR表征
• 4.3.2 WXRD表征
• 4.3.3 DSC和TGA分析
• 4.3.4 力学性能
• 4.3.5 动态模量测试
• 4.3.6 降解性能
• 4.3.7 亲水性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读学位期间的研究成果