聚甲基乙撐碳酸酯的精制與共混改性研究.pdf

1、近年來，環(huán)境問題已經(jīng)受到越來越多人的關(guān)注與矚目，而目前我們所面臨的最為嚴重最亟須解決的兩大問題就是："全球變暖"和"白色污染"。二氧化碳可降解塑料的開發(fā)應(yīng)用，不僅可以在很大程度上緩解"白色污染"的問題，同時也可以大幅度的緩和二氧化碳導(dǎo)致的"溫室效應(yīng)"，而且也可以改善目前"一切皆源于石油"的能源危機現(xiàn)狀。 本實驗室在高效固定二氧化碳制備可降解的脂肪族聚碳酸酯方面取得突破性進展，利用負載型的戊二酸鋅為催化劑，催化二氧化碳和環(huán)氧丙烷制

2、得了具有嚴格交替結(jié)構(gòu)的可降解的脂肪族聚碳酸酯--聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)，該方法在得到了較高的分子量的同時，也獲得了很高的催化效率--175 g/g催化劑，從而使得性能在得到了大幅度提高的同時，PPC的成本也大大降低，為二氧化碳的綜合利用開辟了新的空間。此外，本實驗室還與河南天冠集團合作成功完成了年產(chǎn)500011電工業(yè)生產(chǎn)線的建設(shè)，并投入正常生產(chǎn)。 但目前對PPC的應(yīng)用研究相對較少，而應(yīng)用研究是其能否大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是其產(chǎn)

3、業(yè)化的關(guān)鍵問題之一。目前PPC能否產(chǎn)業(yè)化在某種程度上受兩個問題的制約： 1.合成得到的PPC中含有一定量的低分子量組分和副產(chǎn)物如環(huán)狀碳酸酯、聚醚、低分子量的齊聚物、催化劑、環(huán)氧丙烷等，這些組分的存在大大影響了PPC的熱性能和力學(xué)性能，從而限制了其進一步的應(yīng)用； 2.合成得到的PPC為無定型的聚合物，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T<,g>35℃左右，由于其本身力學(xué)性能和熱性能的影響，使其在單獨作為一種結(jié)構(gòu)材料使用時受到較大的限制，故必須

4、對其進行物理或化學(xué)改性。 因此，對PPC的精制和共混改性研究是我們面臨的并且必須克服的最大問題，也是PPC能否大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)和能否產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題。本論文對可降解塑料聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)進行了精制和共混改性研究，制備了力學(xué)性能和熱性能等綜合性能優(yōu)異的共混復(fù)合材料，為其大規(guī)模應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。具體內(nèi)容包括： 1.利用HNMR研究了聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)中可能存在的低分子量組分和副產(chǎn)物等及其含量。結(jié)果表明，P

5、PC中存在的低分子量組分和副產(chǎn)物主要為環(huán)狀碳酸酯、聚醚、低分子量的齊聚物、催化劑、環(huán)氧丙烷等；其中環(huán)狀碳酸酯的含量一般為2﹪-3﹪，聚醚的含量一般為5﹪-6﹪，甚至有些PPC中聚醚的含量竟高達15﹪；而正是由于這些低分子量組分和副產(chǎn)物的存在造成了PPC較差的力學(xué)性能(5-15 MPa)，較低的Tg(15-26℃)，較差的熱穩(wěn)定性(185-215℃)。 2.開發(fā)了一種全新的、簡單的、低成本、易于實現(xiàn)工業(yè)化的精制PPC的方法--復(fù)合

6、溶劑"抽提法"，并探索得到了最優(yōu)化的精制工藝條件組合：丙酮/乙醇(體積比)=40/60、溫度為50℃、時間為6 h、PPC/復(fù)合溶劑(質(zhì)量比)=1/8；采用該精制方法，以優(yōu)化的工藝條件組合，對河南天冠集團提供的3批PPC樣品進行了精制處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，精制后的PPC的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性都得到了顯著的提高。 3.利用簡單的熔融共混的方法制備一系列綜合性能優(yōu)良的全降解PPC/PBS共混復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)，隨著PBS的引入，復(fù)合材料的力

7、學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能都得到了明顯的提高；PPC對PBS的結(jié)晶有一定的阻礙或破壞作用，從而更加利于復(fù)合材料的降解；而且PPC/PBS共混復(fù)合材料具有良好的流動性和加工性，因此，為PPC的工業(yè)化應(yīng)用提供了一條新的途徑。 4.利用簡單的熔融共混的方法制備一系列綜合性能優(yōu)良的PPC/PS共混復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)，隨著PS的引入，復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能都得到了明顯的提高；并利用環(huán)氧樹脂(EP)對PPC/PS共混體系進行增容改性，進一步