聚丁二酸丁二醇酯的合成及其性能

论文摘要

本文通过酯化、缩聚两个步骤合成了高分子量的聚丁二酸丁二醇酯,缩聚得到的聚合物的数均分子量约2～10万g/mol,分子量分散系数于1.35～1.75区间内,其中大部分为1.50左右,分布较窄。研究了聚丁二酸丁二醇酯酯化阶段反应条件对酯化率和酯化时间的影响,结果显示在本研究范围内,反应温度为170℃、酸醇配比为1:1.5、催化剂的加入量为丁二酸的0.1%（摩尔比）时,反应的最终酯化率达到最大;在反应温度为170℃、酸醇配比为1:1～1:1.2之间、催化剂的加入量为丁二酸的0.05%（摩尔比）时,酯化率达到70%时的反应时间最短。通过动力学研究,首次提出:聚丁二酸丁二醇酯酯化反应总级数为3级,其中对于丁二酸为2级,对于丁二醇为1级;聚丁二酸丁二醇酯酯化反应的速率方程式为:r=dx/dt=k.C2COOH .COH,实验数据与理论值比较吻合。未加催化剂的聚丁二酸丁二醇酯酯化反应的活化能为597.51 kJ/mol,加入催化剂能显著降低酯化反应的活化能,缩聚反应对于反应物（羟基）浓度为2级反应,实验数据与理论值比较吻合。在催化剂钛酸正四丁酯存在的情况下聚丁二酸丁二醇酯缩聚反应活化能Ea=60.95kJ/mol。通过实验研究和数据回归,首次得出对于25℃,数均分子量小于10万的聚丁二酸丁二醇酯,在分子量与特性粘度的关系式Mark-Houwink方程中,其α=0.788,K=1.71×10-4。当酯化反应条件为酸醇配比1:1.2;酯化时加入0.05%催化剂（摩尔比）,酯化温度为120～140℃时,得到的缩聚产物的数均分子量最高。通过对PBS熔融指数与粘均分子量关系的研究,得到如下经验式: Log（MI）=11.317-2.118log（M）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 PBS 的基本物性
• 1.2 PBS 的合成
• 1.2.1 直接酯化法
• 1.2.2 酯交换反应法
• 1.2.3 扩链反应
• 1.3 PBS 的改性
• 1.3.1 PBS 基脂肪族共聚酯
• 1.3.2 PBS 基非脂肪族共聚物
• 1.3.3 PBS 基共混复合物
• 1.4 PBS 的加工及应用
• 1.5 PBS 的生物降解性
• 1.6 其它研究成果
• 1.7 本文的研究方向及目标
• 1.7.1 目前研究的不足
• 1.7.2 本文研究方向和期望达到的目标
• 第2章 酯化反应条件对反应的影响及酯化动力学
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 酯化实验原理
• 2.2.3 酯化实验仪器及装置
• 2.2.4 酯化实验的操作步骤
• 2.2.5 酯化实验的原料配比及条件
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应条件对酯化率的影响
• 2.3.1.1 温度对酯化率的影响
• 2.3.1.2 酯化反应酸醇配比对酯化率的影响
• 2.3.1.3 催化剂对酯化率的影响
• 2.3.2 反应条件对酯化反应时间的影响
• 2.3.2.1 温度对酯化反应时间的影响
• 2.3.2.2 酯化反应酸醇配比对酯化反应时间的影响
• 2.3.2.3 催化剂含量对酯化反应时间的影响
• 2.3.3 酯化反应动力学
• 2.3.3.1 酯化阶段反应的特点及其速率方程确定方法的选择
• 2.3.3.2 反应总级数的求取
• 2.3.3.3 各反应物级数的求取
• 2.3.3.4 酯化反应活化能的求取
• 2.4 小结
• 第3章 酯化反应条件对缩聚反应产物的影响及缩聚反应动力学的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验原理
• 3.2.3 缩聚实验仪器及装置
• 3.2.4 缩聚实验的操作步骤
• 3.2.5 缩聚实验的原料配比
• 3.2.6 缩聚反应动力学研究的操作方法
• 3.2.7 分析表征
• 3.2.7.1 凝胶渗透色谱（GPC）
• 3.2.7.2 特性粘度（[η]）
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PBS 的分子量及其分布
• 3.3.2 粘均分子量与特性粘度的关系
• 3.3.3 酯化阶段反应条件对缩聚产物分子量的影响
• 3.3.4 聚丁二酸丁二醇酯的缩聚反应动力学研究
• 3.3.4.1 聚丁二酸丁二醇酯缩聚反应级数的确定及反应速率常数的求取
• 3.3.4.2 聚丁二酸丁二醇酯缩聚反应活化能的求取
• 3.4 小结
• 第4章 聚丁二酸丁二醇酯的性能表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 核磁共振谱图（H1-NMR）
• 4.2.2 差式扫描量热（DSC）
• 4.2.3 熔融指数的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 核磁共振谱图（1H-NMR）
• 4.3.2 差式扫描量热谱图（DSC）
• 4.3.3 PBS 熔融指数结果
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢