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本论文首先综述了国内外聚乳酸的合成和扩链研究的进展,主要包括聚乳酸的基本性能,聚乳酸的开环聚合研究进展,聚乳酸的直接合成研究进展,聚乳酸的扩链和改性的研究进展,以及聚乳酸的其它扩链改性研究进展。
本论文主要研究对乳酸直接缩聚合成的聚乳酸均聚物进行扩链和改性。首先选取去水处理的乳酸为原料,锌酸亚锡为催化剂,直接熔融缩聚合成了聚乳酸均聚物,考查时间、温度、压强以及催化剂用量对聚乳酸均聚物平均摩尔质量的影响,然后采用以下两种实验方案对生成的聚乳酸均聚物进行扩链和改性。方案(1):聚乳酸均聚物和聚乙二醇(PEG)(400、600、800)按m(PLA):m(PEG)=9:1共聚,并对聚合产物的结构和性能进行表征。方案(2):采用两步法对聚乳酸均聚物进行扩链。第一步,用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)扩链聚乳酸均聚物。第二步,用不同数均分子量(Mn)的PEG(400、600、800、4000、6000、10000)对其进行扩链改性制备一系列聚乳酸-聚乙二醇(PLEG)。然后,进一步研究了聚乳酸均聚物中OH与IPDI中NCO反应的摩尔比,反应时间和温度等因素对改性聚乳酸均聚物平均粘均摩尔质量的影响,得出n(OH):n(NCO)=1.5时,反应温度176℃、压强0.09 MPa条件下,反应13 min得到聚乳酸(PLA)的ηr最大。实验结果表明:直接熔融缩聚合成的聚乳酸均聚物用IPDI/PEG扩链后,PIEG一600的重均分子量可达到75681,PLEG-800的Tg最小且接触角最小亲水性能最好。PLA是非牛顿性流体,同时也具有好的热稳定性。最后,用三氯甲烷作为溶剂熔解PLA、PLEG-600和PLEG-800,并配制成溶液,铺展在聚四氟乙烯模板上成膜,待三氯甲烷完全挥发,膜干燥后,测试结晶度。测试结果证明PLEG-800具有良好的韧性。
最后本论文对改变工艺条件和物料配比进行了展望,通过工艺条件的改进有望更好的降低PLA共聚物的Tg和接触角,从而更好的改变PLA共聚物的柔韧性和亲水性,使其更有利于加工成型和应用推广。