熔融/固相縮聚聚乳酸與聚乙二醇共聚物的合成與性能

熔融/固相縮聚聚乳酸與聚乙二醇共聚物的合成與性能《上海塑料》2008年第2期(總第142期)周正發(fā),徐衛兵,黃國慶，任鳳梅(合肥工業(yè)大學(xué)高分子科學(xué)與工程系,安徽合肥230009)摘要以L(fǎng)乳酸為原料 ,采用熔融縮聚/固相聚合的方法合成端羥基聚乳酸,再以異氰酸酯基團封端的柔性聚二醇鏈段擴鏈,合咸內增韌的聚乳酸聚乙二醇共聚物。結果表明:適當交聯(lián)的共聚物具有良好性能;隨著(zhù)聚乙二醇用量的增加,共聚物拉伸強度降低,而沖擊強度增加;相對分子質(zhì)量高的聚乙二醇的增韌效果更為明顯。SEM結果表明:聚乳酸與聚乙二醇的相容性良好,共聚物呈均相結構。關(guān)鍵詞聚乳酸;聚乙二醇;共聚物;縮聚中圖分類(lèi)號:TQ 320文獻標識碼:A文章編號:1009 -5993(2008 )02 000503非降解的農用和包裝廢棄薄膜嚴重污染環(huán)境。合10 h,獲得端羥基聚乳酸。其所含羥基摩爾數為開(kāi)發(fā)聚乳酸等可生物降解塑料是解決這一問(wèn)題的2.03 x 10* mol/g羧基摩爾數為0. 37 x 10* molg。有效途徑之一。適合于制作薄膜的聚乳酸通常將n( -NCO):n( -0H)為2 :1的IPDI滴加.由乳酸的二聚體-丙交酯開(kāi)環(huán)聚合合成,而丙交酯到80 C熔融的聚乙二醇中,氮氣保護下,反應2h,的精制工藝復雜、冗長(cháng),導致合成的聚乳酸價(jià)格得到異氰酸酯基團封端的聚乙二醇。高)。熔融縮聚通常只能合成低相對分子質(zhì)量的稱(chēng)取計量的異氰酸酯基團封端的聚乙二醇,加脆性聚乳酸,須通過(guò)適當的擴鏈方法增加其相對分人到100 g、180 C熔融的端羥基聚乳酸中,反應10子質(zhì)量，以滿(mǎn)足使用要求([6)。本文通過(guò)熔融縮聚/min;再加入計量的IPDI,繼續反應30 min,得到內固相聚合的方法合成端羥基聚乳酸,再以異氰酸酯增韌的柔性聚乳酸聚乙二醇共聚物?；鶊F封端的柔性聚乙二醇鏈段進(jìn)行擴鏈,合成適合1.3測試與結構分析于制作薄膜的可生物降解的聚乳酸共聚物。共聚物的拉伸、沖擊性能分別按照GB/T1實(shí)驗1040、GB/T 1043標準進(jìn)行測試。共聚物中凝膠的質(zhì)量分數采用索氏抽提器進(jìn)行,溶劑為丙酮。共聚1.1 主要原料物的斷面形貌采用掃描電鏡( SEM)觀(guān)察。L乳酸HS-88 ,Purac (荷蘭);聚乙二醇( PEG)(M, 1000 .4 000 .8 000),上?；瘜W(xué)試劑公司;異佛2結果與討論爾酮二異氰酸酯( IPDI) ,Bayer(德國)。2.1 IPDI直接擴鏈1.2聚乳酸-聚乙二醇共聚物合成經(jīng)熔融縮聚/固相聚合合成的端羥基聚乳酸將L-乳酸在130 C 2 kPa條件下,于旋轉蒸發(fā)分子鏈兩端帶有羥基或羧基(羥基2.03 x 10*器上脫水2 h后,添加質(zhì)量分數分別為0. 5%的辛mol/g,羧基0.37 x10* molVg)。 采用與羥基或羧酸亞錫催化劑和1.0 %的1,4丁二醇,再于180基均具有反應活性的IPDI對端羥基聚乳酸進(jìn)行C、100 Pa條件下熔融縮聚15 h。所得產(chǎn)物于120擴鏈,n(異氰酸酯基團):n(羥基和羧基)對共聚C結晶2 h,粉碎,于150 C、100 Pa條件下固相聚物的性能影響,如表1所示。由表1可見(jiàn),官能團的摩爾比低時(shí)擴鏈產(chǎn)物呈脆性.基本無(wú)強度;官能團的中國煤化工聯(lián)程度高,難收禱日期:200709-12作者簡(jiǎn)介:周正發(fā)(1968- -) ,男,副教授,從事聚合物的合成與改以加工|Y片CNMHG,共聚物有適性研究。當的交聯(lián)度時(shí),產(chǎn)物的性能較好。但直接擴鏈的熔融/固相縮聚聚乳酸與聚乙二醇共聚物的合成與性能《上海塑料》2008年第2期(總第142期)產(chǎn)物斷裂伸長(cháng)率很低,不適合制作薄膜。在后續300的擴鏈實(shí)驗中,n(異氰酸酯基團):n(羥基和羧PEG 8000基)均采用1:5:1。PEG 4000實(shí)200I表1 IPDI 直接擴鏈肘產(chǎn)物性能EG 1000Tab.1 Properties of PLLA extended by IPDI海100n(-N=C=0):拉伸強度斷裂伸長(cháng)率 w 凝膠)n( -0H+二COOH)/(%)1:1脆,無(wú)強度01.2:1109.8m (PEG)/g1.5:150.677.01.9:1不能加工6.1圈2 PEG 對共聚物斷裂伸長(cháng)辜的影響Fig. 2 Eftect of PEG on elongation at break of copolymer2.2聚乳酸聚乙二醇共聚物 的拉伸性能聚乙二醇對聚乳酸-聚乙二醇共聚物拉伸強度乙二醇的相對分子質(zhì)量為4000和8 000時(shí),共聚的影響,如圖1所示。端羥基聚乳酸的用量為100物簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強度隨聚乙二醇用量的增大幾g,下同。由圖1可見(jiàn)，隨著(zhù)聚乙二醇用量的增加，乎呈線(xiàn)性增加;而聚乙二醇的相對分子質(zhì)量為共聚物的拉伸強度呈降低的趨勢;在聚乙二醇用量1 00時(shí),共聚物在聚乙二醇用量為7.5~10 g時(shí)，相同時(shí),聚乙二醇的相對分子質(zhì)量越大,共聚物的其沖擊強度明顯增加?？梢?jiàn)相對分子質(zhì)量高的聚拉伸強度越小。乙二醇對共聚物的韌性增加更明顯。50 |PEG 1000' PEC 4000盛30遇3卜REG 4000200515圈1 PEG 對共聚物拉伸強度的影響圈3 PEG對共聚物簡(jiǎn)支粱缺口沖擊強度的影響Fig. 1 Effect of PEG on tensile strength of copolymerFig. 3 Effect of PEG on chapy notchedimpact strength of copolymer圖2為聚乙二醇對聚乳酸-聚乙二醇共聚物斷裂伸長(cháng)率的影響。在聚乙二醇用量相同時(shí),共聚物2.4聚乳酸聚乙二醇共聚 物中凝膠的質(zhì)量分數斷裂伸長(cháng)率隨聚乙二醇相對分子質(zhì)量的增加而增聚乙二醇對聚乳酸-聚乙二醇共聚物中凝膠的大;隨著(zhù)聚乙二醇用量的增加，共聚物的斷裂伸長(cháng)質(zhì)量分數的影響,如圖4所示。當聚乙二醇用量相率呈增加的趨勢。在聚乙二醇的質(zhì)量為7.5~10 g .同時(shí),共聚物中凝膠的質(zhì)量分數隨聚乙二醇相對分時(shí),共聚物的斷裂伸長(cháng)率增加幅度大。子質(zhì)量的增加略有降低。共聚物中凝膠的質(zhì)量分2.3聚乳酸-聚乙二醇共 聚物的沖擊性能數約在60%~80%,此時(shí)共聚物能被丙酮很大程圖3為聚乙二醇對共聚物簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強度溶中國煤化工仍具有一定的流度的影響。當聚乙二醇用量相同時(shí),共聚物沖擊強動(dòng)性CH.CNMH(f究表明:輕度交度隨聚乙二醇相對分子質(zhì)量的增加而增大。當聚聯(lián)對樂(lè )明顯。一6-熔融/固相縮聚聚乳酸與聚乙二醇共聚物的合成與性能《上海塑料》2008年第2期(總第142期)對分子質(zhì)量高的聚乙二醇的增韌效果更為明顯。EG 1000聚乳酸-聚乙二醇共聚物適當交聯(lián)時(shí)性能良好。隨PE2000 =一000著(zhù)聚乙二醇用量的增加,共聚物拉伸強度降低,而沖擊強度增加。SEM結果表明:聚乳酸與聚乙二40醇的相容性良好,共聚物呈均相結構。20參考文獻:[1] Lee CM, Kim HS, Yoon JS. 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The experimentalresults show that proper crosslinked PLLA-PEG copolymer has中國煤化工_ies. The tensilestrengh of PLA-PEC decreases with increasing the amount of PIDcreases, Higherrelative molecular mass PEG has better toughing effect. PLLA has:TYHC N M H Gy SEM analysis.Key wordspoly(Llacic acid) ; polyethylene glycol; copolymer; polycondensation