具有高力学性能的可降解芳香/脂肪共聚酯的合成及其性能

论文摘要

为了得到具有良好的热性能,更高的伸长率和弹性模量的可降解聚合物材料,本文通过熔融缩聚法合成了一系列的芳香/脂肪共聚酯,并通过核磁共振（1HNMR）,差示扫描量热法（DSC）,热重分析法（TG）和X射线衍射（XRD）技术对共聚酯进行了表征,得到了它们的熔融温度（Tm）,熔融热（△Hm）,玻璃化转变温度（Tg）和热分解温度（Td）。首先利用对苯二甲酸二甲酯（DMT）,1,6-己醇（HDO）和低聚乳酸（OLA）在钛酸四丁酯催化下合成了聚（对苯二甲酸己二醇酯-co-乳酸）（PHTL）共聚酯。通过对共聚酯PHTL核磁共振谱图分析得到,共聚酯中对苯二甲酸己二醇酯(nHT)的序列长度为3.5;DSC结果表明所有的共聚酯只显示一个玻璃化转变温度（Tg）和两个熔融温度（Tm）,而且Tgs和Tms都随乳酸含量增加而降低;水解降解实验证明PHTL共聚酯具有很好的水解降解性,通过对降解在缓冲液的成分萃取并进行1H NMR分析得出,溶液中的主要成分为乳酸和对苯二甲酸己二醇链段。为了提高PHTL共聚酯的热学性能和力学性能,我们在PHTL共聚酯中引入了1,4-环己烷二甲醇（CHDM）,同样方法合成了共聚酯PHCTL。共聚酯PHCTL中,随着CHDM含量的增加,共聚酯PHCTL刚性增加,熔点（Tm）,热分解温度（Td）也都明显增加,当环己烷二甲醇在二元醇投料中占50%时,Tm和Td分别由未含环己烷二甲醇的129℃和361℃上升至219℃和383℃;PHCTL在37℃,磷酸缓冲液中发生了明显的降解,降解速率的大小与共聚酯的亲水性有关。为了进一步改善共聚酯的力学性能,我们在PHTL共聚酯中引入了自己合成的单体对苯二甲酸二（4-甲氧酰基苯基）酯（BMT）,四元共聚合成了具有液晶性能的共聚酯PHBTL。DSC研究表明,随着BMT含量的增加,PHBTL共聚酯的熔点（Tm）降低,玻璃化转变温度（Tg）升高;XRD和偏光显微镜（POM）结果均表明共聚酯PHBTL为向列型液晶。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 生物降解高分子材料介绍
• 1.2.1 生物降解高分子材料的概念
• 1.2.2 降解机理
• 1.2.3 影响生物降解性能的因素
• 1.2.4 生物降解高分子材料的分类
• 1.2.5 生物降解高分子材料的发展
• 1.3 可降解芳香/脂肪共聚酯的合成方法
• 1.3.1 芳香二元酰氯与二元醇及PEG或脂肪聚酯的溶液或熔融缩聚
• 1.3.2 芳香二元酯与二元醇及PEG或脂肪聚酯的溶液和熔融缩聚
• 1.3.3 芳香聚酯与PEG或脂肪聚酯的熔融酯交换
• 1.4 芳香/脂肪共聚酯的降解性能
• 1.5 芳香/脂肪共聚酯的应用
• 1.5.1 芳香/脂肪共聚酯作为环保材料的应用
• 1.5.2 芳香/脂肪共聚酯在组织工程上的应用
• 1.6 论文的研究目的及意义
• 第2章 熔融缩聚法合成聚（对苯二甲酸己二醇酯-co-乳酸）共聚酯及其水解降解性能表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料及处理
• 2.1.2 聚（对苯二甲酸己二醇酯-co-乳酸）共聚酯的合成
• 2.1.3 共聚酯的表征
• 2.1.4 水解降解实验
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 共聚酯的合成
• 2.2.2 共聚酯的结构表征
• 2.2.3 共聚酯的热行为
• 2.2.4 广角X射线衍射和微观结构
• 2.2.5 接触角和亲水性
• 2.2.6 水解降解实验
• 2.3 小结
• 第3章 基于环己烷二甲醇和低聚乳酸制备芳香/脂肪共聚酯
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料及处理
• 3.1.2 共聚酯的合成
• 3.1.3 共聚酯的测试与表征
• 3.1.4 水解降解实验
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 共聚酯的结构
• 3.2.2 共聚酯的合成
• 3.2.3 共聚酯的热性能和力学性能
• 3.2.4 共聚酯的结晶性能
• 3.2.5 共聚酯的水解降解性能
• 3.3 小结
• 第4章 具有液晶性的芳香/脂肪共聚酯的合成与表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料及处理
• 4.1.2 对苯二甲酸二（4-甲氧酰基苯基）酯（BMT）的合成
• 4.1.3 共聚酯的合成
• 4.1.4 测试与表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 对苯二甲酸二（4-甲氧酰基苯基）酯（BMT）合成与结构分析
• 4.2.2 共聚酯的合成与结构性能分析
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果