脂肪族聚脂的合成與生物降解性研究.pdf

1、聚丁二酸丁二醇酯(polybutylenessuccinate，PBS)、聚乳酸(polylacticacid，PLA)、聚e-己內(nèi)酯(polye-caprolactone，PCL)等脂肪族聚酯具有良好的生物降解性和機(jī)械加工性，被認(rèn)為是最有可能取代聚乙烯和聚丙烯的綠色環(huán)保型高分子材料。對(duì)于PBS及共聚物而言，由于高分子量的聚合物合成困難和降解速度不易控制等緣故限制了它的推廣使用。 本論文采用四異丙氧基鈦為主催化劑，加入適當(dāng)?shù)闹?/p>

2、催化劑，合成了具有良好加工性的高分子量的PBS；研究中還發(fā)現(xiàn)，PBS中添加不同的組份，可以達(dá)到有效控制降解速度的目的，因此本研究中通過(guò)熔融縮聚法成功地合成了高分子量的PBS及其丁二酸丁二醇酯-己內(nèi)酯無(wú)規(guī)共聚物Poly(BS-co-CL)、丁二酸丁二醇酯-乳酸無(wú)規(guī)共聚物Poly(BS-co-LA)和丁二酸丁二醇酯-己內(nèi)酯-乳酸無(wú)規(guī)共聚物Poly(BS-co-CL-co-LA)。聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量和結(jié)晶度分別通過(guò)核磁共振譜(nucle

3、armagneticresonance，NMR)凝膠色譜(gelpermeationchromatography,GPC)和X衍射(X-raydiffraction，XRD)鑒定。 在普通土壤提取液及活性污泥提取液中，我們研究了PBS、PCL、PLA及其共聚物的降解性，分析了聚合物分子組成、結(jié)構(gòu)和降解性的關(guān)系，并對(duì)降解機(jī)理進(jìn)行了探討。 一、PBS聚合物的合成和分析 采用四異丙氧基鈦為主的雙催化劑，通過(guò)熔融縮

4、聚的方法制得高分子量的PBS(Mn=10.6×104)和不同CL和LA含量的Poly(BS-co-CL)、Poly(BS-co-LA)和Poly(BS-co-CL-co-LA)(Mn=10.82×104)共聚物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該縮聚反應(yīng)的時(shí)間比文獻(xiàn)報(bào)道的時(shí)間縮短了60％，聚合物GPC的數(shù)據(jù)顯示聚合物的分子量分布都在2.0以內(nèi)，熱分析的結(jié)果表明合成的聚合物都具有良好的熱穩(wěn)定性。 二、PBS、PCL、PLA的生物降解性及降解機(jī)理研

5、究 分別將市售的PBS、PCL、PLA溶解在CHCl3中制成溶液薄膜，同時(shí)配制了以多種無(wú)機(jī)鹽為營(yíng)養(yǎng)成分的活性污泥和普通土壤的水性培養(yǎng)液，曝氣48h后，控制培養(yǎng)液pH值在6.9左右，將2cm×2cm大小的薄膜在培養(yǎng)液中進(jìn)行了生物降解實(shí)驗(yàn)。通過(guò)降解后的失重率分析及利用掃描電鏡(scanelectronmicroscope，SEM)對(duì)薄膜表面的觀察，結(jié)果表明脂肪族聚酯PBS、PCL、PLA能夠被西安當(dāng)?shù)赝寥乐兴奈⑸锼到?，在?/p>

6、種培養(yǎng)液中PCL的降解速度比PLA和PBS要快，PBS、PCL、PLA在活性污泥培養(yǎng)液中的降解速度均明顯比在普通土壤培養(yǎng)液中要快。 通過(guò)FT-IR分析和聚合物分子結(jié)構(gòu)的推斷，PBS、PCL的降解機(jī)理可能為微生物選擇高分子鏈中任意酯基位置侵蝕聚合物；PLA的降解機(jī)理可能為微生物選擇高分子鏈的末端侵蝕聚合物。 三、PBS共聚物的生物降解性研究 PBS的共聚物薄膜在兩種水性培養(yǎng)液中進(jìn)行了生物降解實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)降解前

7、后失重率的比較發(fā)現(xiàn)：Poly(BS-co-CL)的降解速度隨CL量的增加而明顯增加；而Poly(BS-co-LA)降解速度隨LA量的增加而下降，但是其降解速度均比PBS的快。SEM分析發(fā)現(xiàn)薄膜表面有著明顯的生物侵蝕，導(dǎo)致降解后所有聚合物薄膜的機(jī)械性能下降，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PBS聚合物具有良好的生物降解性，同時(shí)薄膜加工方式對(duì)聚合物的生物降解過(guò)程也有著很大的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)到控制該聚合物的生物降解速度的目的，可以通過(guò)控制PBS共聚物中C