聚碳酸亞丙酯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、近年來,環(huán)境問題己經(jīng)受到人們越來越多的關(guān)注,而“溫室效應(yīng)”和“白色污染”是環(huán)境問題中最亟需解決的兩個(gè)嚴(yán)重問題。由CO2和環(huán)氧化物合成的脂肪族聚碳酸酯是一種無毒、具有一定力學(xué)性能和生物降解性能的材料,可以減少CO2的排放、有效利用CO2、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。聚碳酸亞丙酯(PPC)是以CO2和環(huán)氧丙烷(PO)為原料合成的熱塑性可降解樹脂,具有優(yōu)良的阻濕、阻氣、可生物降解性和生物相容性,制品斷裂伸長率高且透明,可以應(yīng)用在高阻隔環(huán)保包裝材料及醫(yī)藥領(lǐng)域

2、。
　　但是目前對PPC的應(yīng)用研究相對較少,PPC產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用受限于三個(gè)問題的制約:(1)PPC是一種無定形聚合物,其熱穩(wěn)定性能和機(jī)械性能較差,因此在單獨(dú)作為塑料使用存在較大缺陷,所以需要對其進(jìn)行改性。(2)PPC的主鏈上沒有反應(yīng)性官能團(tuán),和大多數(shù)聚合物的相容性都比較差,所以得到的共混物的穩(wěn)定性不高。(3)PPC成本較高。因此,在共混改性過程中有效利用增容劑改善基體和增強(qiáng)相的界面結(jié)合力,制備低成本、高性能的PPC基復(fù)合材料是十分必要

3、的。
　　本論文的主要工作是聚碳酸亞丙酯復(fù)合材料的制備,利用溶液共混法制備了熱性能和生物降解性能等綜合性能優(yōu)異的PPC復(fù)合材料,促進(jìn)其規(guī)?；瘧?yīng)用。具體內(nèi)容包括:
　　1.通過溶液共混法制得不同比例的PPC/PMMA復(fù)合材料,并在PPC/PMMA體系中引入硬脂酸鈣。結(jié)果表明:PPC/PMMA復(fù)合材料相容性得到改善,復(fù)合材料的熱性能明顯提高。熱分解動(dòng)力學(xué)研究表明,復(fù)合材料的的熱分解活化能明顯提高,為PPC材料的應(yīng)用開發(fā)研究提供了

4、新的途徑和理論依據(jù)。
　　2.通過溶液共混法制得PPC/PLA復(fù)合材料,引入反應(yīng)偶聯(lián)劑4,4-亞甲基雙異氰酸苯酯(MDI),增強(qiáng)PPC與PLA之間的界面結(jié)合力。結(jié)果表明:PLA可以提高PPC的熱穩(wěn)定性和生物降解性;MDI的加入,PPC與PLA的相容性得到改善,PPC的熱性能、生物降解性能都得到了顯著提高。當(dāng)MDI含量為0.5％,PLA含量為10%時(shí),復(fù)合材料熱性能最佳,T-5%提高了56℃。復(fù)合材料PPC/MDI0.5%/PLA5

5、0%在堿性條件下降解率由1.4%提高到16.5%。
　　3.通過溶液共混法制備了PPC/PEG復(fù)合材料,以MDI為反應(yīng)偶聯(lián)劑,考察了MDI的加入對PPC/PEG復(fù)合材料的影響。研究表明:PEG的引入可以改善PPC的熱穩(wěn)定性和降解性能,MDI可以提高PPC與PEG之間的相容性,使復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性、生物降解性得到進(jìn)一步改善,當(dāng)MDI含量為0.5%,PEG分子量為2×104、含量為5%時(shí),T-5%提高了59℃。復(fù)合材料PPC/MDI1

6、%/PEG15%在酸性條件下降解率由1.16%提高到17.16%。
　　4.通過兩種方法制備了含硅的PPC基復(fù)合材料。首先,采用溶膠-凝膠法以正硅酸乙酯(TEOS)為無機(jī)前驅(qū)體制備PPC/SiO2雜化材料;其次,采用硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560對MDI封端的PPC預(yù)聚體進(jìn)行交聯(lián)改性,通過偶聯(lián)劑中氨基和環(huán)氧基與異氰酸酯反應(yīng)及-Si-(OR)3基團(tuán)的水解、縮合,原位制備一類含硅的有機(jī)-無機(jī)雜化材料。利用FT-IR、SEM、TG表征