熔融法合成乳酸预聚物及其扩链研究

论文摘要

本文首先对聚乳酸的合成及其扩链研究，聚乳酸的性质，聚乳酸的应用以及聚乳酸的改性研究进行了综述。详细研究了直接熔融缩聚法合成乳酸预聚物的反应条件。探索了反应时间、反应温度、催化剂用量对乳酸预聚物分子量的影响，得出最佳的合成条件。当反应体系真空度为100Pa、反应时间为10h、反应温度为170℃、辛酸亚锡催化剂用量为1wt％时，制得乳酸预聚物分子量最大（Mv＝10 344）。利用直接熔融缩聚的方法，在L．乳酸中添加少量的乙二醇，得到端羟基乳酸预聚物。利用IPDI对聚乙二醇进行封端，得到端异氰酸酯基聚乙二醇。将端羟基乳酸预聚物与端异氰酸酯基聚乙二醇共聚，从而达到对乳酸预聚物进行扩链的效果。并且，研究了各反应条件对共聚反应的影响。当催化剂用量为0．2wt％，反应温度为150℃，反应时间为20min时，聚乳酸粘均分子量由9 860提高到42 865。利用直接熔融缩聚的方法，加入一定量的丁二酸酐对乳酸预聚物进行羧基封端，得到羧基封端乳酸预聚物。然后，利用环氧树脂E-44（DGEBA）对羧基封端乳酸预聚物进行扩链。并且，系统研究了各反应条件对扩链反应的影响。当TBAB催化剂用量为1wt％，反应温度为150℃，反应时间为30min，PLLA与DGEBA的mol比为1：1时，PLLA/DGEBA共聚物的凝胶含量基本为0，其粘均分子量由10 740提高到87 900，扩链效果明显。另外，本文系统研究并合成了一种低分子量的双官能度环氧树脂。并且利用其对端羧基乳酸预聚物进行了成功的扩链。当TBAB催化剂用量为1wt％，反应温度为150℃，反应时间为30min，自制环氧树脂与端羧基乳酸预聚物的mol比为1：1时，聚乳酸的粘均分子量由10 340提高到33 600。本文采用了FTIR、DSC、SEM等测试方法对乳酸预聚物及其共聚物进行了相应的表征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 聚乳酸的合成
• 1.2.1 开环聚合
• 1.2.2 直接缩聚
• 1.2.3 直接缩聚与开环聚合的比较
• 1.2.4 固相聚合
• 1.2.5 扩链反应
• 1.3 聚乳酸的性质
• 1.3.1 聚乳酸的基本性质
• 1.3.2 聚乳酸的降解性能
• 1.4 聚乳酸的应用
• 1.4.1 可降解纤维
• 1.4.2 可降解塑料制品
• 1.4.3 医用材料
• 1.5 聚乳酸的改性
• 1.5.1 化学改性
• 1.5.2 物理改性
• 1.6 本论文研究的意义和内容
• 第二章 熔融法合成乳酸预聚物
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验步骤
• 2.2.4 测试和表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应时间对乳酸预聚物分子量的影响
• 2.3.2 反应温度对乳酸预聚物分子量的影响
• 2.3.3 催化剂用量对乳酸预聚物分子量的影响
• 2.3.4 乳酸预聚物的红外光谱分析
• 2.4 本章总结
• 第三章 羟基封端乳酸预聚物的扩链研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 反应方程式
• 3.2.5 测试和表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 乙二醇量对乳酸预聚物分子量的影响
• 3.3.2 催化剂用量对共聚反应的影响
• 3.3.3 反应温度对共聚反应的影响
• 3.3.4 反应时间对共聚反应的影响
• 3.3.5 乳酸预聚物及其共聚物的红外光谱分析
• 3.3.6 共聚物的电镜分析
• 3.4 本章总结
• 第四章 羧基封端乳酸预聚物的扩链研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.4 端羧基乳酸预聚物扩链反应条件
• 4.2.5 反应机理
• 4.2.6 测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 反应证据
• 4.3.2 反应温度对共聚反应的影响
• 4.3.3 反应时间对共聚反应的影响
• 4.3.4 DGEBA量对共聚反应的影响
• 4.3.5 端羧基乳酸预聚物及其共聚物的电镜分析
• 4.4 本章总结
• 第五章 低分子量环氧树脂的合成及其扩链
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验步骤
• 4.2.4 反应方程式
• 4.2.5 测试与表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 反应证据
• 5.3.2 方法和配比对环氧合成的影响
• 5.3.3 催化剂含量对环氧合成的影响
• 5.3.4 自制环氧的扩链效果
• 5.4 本章总结
• 第六章 结论
• 6.1 本论文所做的工作及主要结论
• 6.2 本论文的创新点
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文