高熔點(diǎn)聚酯擴(kuò)鏈劑
生物全降解和經(jīng)濟(jì)型聚合物材料越來越受到國際社會(huì)的重視由于主鏈中含有易水解的酯鍵,很容易在微生物作用下通過酶的催化作用而發(fā)生降解,所以備受各國環(huán)境科研人員的關(guān)注.聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是其中熔點(diǎn)較高的一種聚酯,其優(yōu)良的性能使其得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹用高熔點(diǎn)聚酯擴(kuò)鏈劑對其進(jìn)行擴(kuò)鏈改性。
2,4-甲苯二異氰酸酯為原料,以丁二酸、丁二醇、ε-己內(nèi)酯、采用熔融縮聚法合成可降解的擴(kuò)鏈改性共聚物.
采用紅外光譜、核磁共振測試對共聚物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,確認(rèn)了PBSCL的結(jié)構(gòu)和組PBSCL的熔點(diǎn)隨著ε-CL含量的增成;通過DSC對其熱性能進(jìn)行研究,表明共聚物具有較好的熱性能,加而降低;同時(shí)研究了反應(yīng)物配比及擴(kuò)鏈反應(yīng)溫度對產(chǎn)物特性粘數(shù)的影響;共聚物的水降解結(jié)果表明其具有酸催化降解的特性.
PBS成型材料較脆,但其二元均聚物由于結(jié)晶度較高,達(dá)到40%~60%,導(dǎo)致降解速率較慢,通常采用共聚或共混的方法對其進(jìn)行改性滿足某些使用要求,4-丁二酸(SA)、1,4-丁二醇(BDO)、以1,ε-己內(nèi)酯(ε-CL)為原料先反應(yīng)生成無規(guī)共聚4-甲苯二異氰酸酯(TDI)對其進(jìn)行擴(kuò)鏈改性,再添加高熔點(diǎn)聚酯擴(kuò)鏈劑,通過引入含苯環(huán)的TDI和生物降解分子鏈柔性較好的ε-CL來降低PBS的結(jié)晶度、改善PBS的降解性能和提高材料的韌性.采速度較快、用紅外光譜、核磁共振等方法對共聚物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征;通過DSC對其熱性能進(jìn)行表征;同時(shí)探討反應(yīng)物如配比及高熔點(diǎn)聚酯擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈反應(yīng)溫度對共聚物特性粘數(shù)的影響.
文中以共聚物中ε-CL的摩爾含量標(biāo)識(shí)所得樣品,P40表示共聚物中含ε-CL為40mol%、BS(丁二酸丁二醇酯)為60mol%.
高熔點(diǎn)聚酯擴(kuò)鏈劑實(shí)驗(yàn)原料與試劑。1,4-丁二酸(SA),AR,4-丁二醇(BDO)。AR,AlfaAlsar;鈦酸正四丁酯(Ti(OBu)4);ε-己內(nèi)酯(ε-CL),CP,4-甲苯二異氰酸酯(TDI);2,工業(yè)級(jí);二丁基二月桂酸錫;其他藥品均為分析純.
主要設(shè)備。NicoletNexus870型傅立葉紅外光譜(FT-IR)儀;BrukerAvanceΠ400型核磁共振;PEPyris-Ι功率補(bǔ)償型差示掃描量熱(DSC)儀,譜(H-NMR)儀。
4,4'-亞甲基雙(2-乙基)苯胺(芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑MOEA)用途
本品為氨基鄰位乙基取代的芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑,與TDI和MDI預(yù)聚體有著良好的相容、配伍性,反應(yīng)速度較快,與E100搭配可用于反應(yīng)注射成型和聚脲噴涂工藝,制品具有優(yōu)良的物理以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。用于聚脲彈性防水材料,可有效提高材料的強(qiáng)度、耐植物穿刺和耐老化性能。本品也可用作環(huán)氧樹脂的固化劑,賦予制品良好的抗張、耐撕裂、電絕緣及耐熱等性能。
共聚物的合成。將BDO、ε-CL及催化劑Ti(OBu)4和抗氧劑按一定摩爾比加入一配置有機(jī)械攪拌器、分水器、冷凝管和氮?dú)獗Wo(hù)裝置的250mL四口燒瓶中,抽真空、通氮?dú)猓磸?fù)操作3次,以保證反應(yīng)器內(nèi)為惰性氣氛;隨后,置于160℃的油浴中,熔融攪拌約30min,保持升溫速率為15℃·h,升溫至210℃,在恒定的氮?dú)饬鞅Wo(hù)下恒溫反應(yīng)約3h,通過收集、計(jì)算分水器中反應(yīng)產(chǎn)生的水的體積來判斷酯化反應(yīng)的終點(diǎn).
接著將溫度升至230℃,壓力逐漸減小至60Pa以下,然后減壓縮聚,反應(yīng)3h.減壓縮聚完成后撤通入氮?dú)?,降溫?10℃后,用干燥的注射器注入一定量擴(kuò)鏈劑TDI和少量催化劑二丁基二月掉真空。
快速攪拌至體系發(fā)白且黏度不再明顯增加時(shí)結(jié)束反應(yīng).最后將產(chǎn)物溶于CHCl3,加熱攪拌,待全部溶解后,向溶液中加入無水甲醇,待產(chǎn)物完全析出后抽濾,真空干燥.通過改變丁二酸丁二醇酯己內(nèi)酯(BS)與ε-CL的配比,得一系列擴(kuò)鏈改性共聚物。
共聚物的表征。“一點(diǎn)法”,特性粘數(shù)[η]的測定采用以CHCl3為溶劑,濃度為0.1g·dL,采用烏式粘度計(jì)在20℃恒溫水浴中測定。
紅外光譜測試采用NicoletNexus870型傅立葉紅外光譜(FT-IR)儀分析,取少量樣品與KBr一起研磨均勻,然后壓片制樣,再置于白熾燈下炙烤3min后進(jìn)行測試.
TMS作為采用BrukerAvanceΠ400型核磁共振(H-NMR)表征產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu),以CDCl3為溶劑。稱取樣品約5~6mg,升溫速率為20℃·min,從-50℃加熱到150℃,進(jìn)行差示掃描量熱分析(DSC)分析.
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