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《青岛大学》 2006年
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聚乳酸及其共聚酯的合成与表征

高翠丽  
【摘要】: 脂肪族聚酯中的聚乳酸是一种完全降解的环境友好材料,它的基本原料是淀粉发酵得到的乳酸。聚乳酸在使用阶段具有与通用塑料相媲美的非常优良的物理性能,而当它完成使用任务后可以在自然环境中降解为二氧化碳和水,避免了白色污染问题。近年来,环保要求使得人们对聚乳酸的研究重新重视起来,开始将其作为通用塑料的替代产品进行开发,其应用前景极其广阔。 本文研究了直接缩聚法制备了聚乳酸,即利用乳酸单体直接缩聚制备聚乳酸产品的方法,该法相对于开环法(丙交酯开环聚合法)流程短,工艺较简单,成本较低,该法具有广阔的应用前景。本论文研究了反应时间、反应温度、催化剂种类及用量、溶液浓度等因素对直接聚合所得聚乳酸分子量的影响。研究结果表明,在本实验条件下得到较高分子量的聚乳酸最佳工艺参数为:SnCl_2作为缩聚反应的催化剂且其用量为乳酸单体的0.4%、缩聚反应温度为140℃、甲苯与乳酸的体积之比为4:1、聚合反应时间为25h。然后,对所得聚合产物利用FT-IR、~1H-NMR及~(13)C-NMR进行结构表征,聚乳酸的DSC曲线分析结果表明,其玻璃化转变温度T_g为54.3℃,结晶度X_c=13.9%,熔点T_m为163.8℃,具有较好的热稳定性。同时,对聚乳酸的生物降解性能进行研究,结果表明12周后聚乳酸的降解率达到74%。 高分子量的聚乳酸一般由丙交酯开环聚合法制备,而丙交酯的制备与提纯则是制约该法发展的“瓶颈”。本论文研究了制备丙交酯的最佳工艺参数为:预缩聚反应温度160℃、预缩聚反应时间6h、解聚反应温度220℃、解聚反应时间2h、催化剂质量分数为2.0%,丙交酯的产率最高为40.2%。以乙酸乙酯作为重结晶溶剂,当重结晶次数达到四次后,其纯度已达到丙交酯聚合的基本要求。 在开环法制备聚乳酸的过程中,本论文探讨了使聚乳酸达到最大分子量时的工艺条件为:选用Sn(Oct)_2作催化剂且催化剂含量为0.04%、采取分段控温的工艺条件(前段反应温度为130℃且反应时间为1h,后段反应温度160℃且最佳反应时间为12h)。该法所合成的产品聚乳酸的玻璃化转变温度T_g为63.4℃,结晶温度T_c为113.4℃,熔点T_m为166.2℃,与文献值一致。所得聚乳酸产品的偏光显微镜的照片表明,其晶体的晶形为球晶。 为了得到成本低廉、具有良好的物理机械性能和生物降解性能的聚酯材料,我们分别利用直接法和间接法合成了具有一定生物降解性能的共聚酯PETA。我们考察了组分含量不同的共聚酯PETA的降解率的变化,其中PETA50的降解率最高;比较共聚酯PETA在酸性、碱性缓冲溶液中及自然界土壤中降解能力的大小,发现共聚酯PETA在碱性缓冲溶液中的降解能力最大,在酸性缓冲溶液中次之,在自然界土壤中最小;对合成的共聚酯PETA利用FT-IR进行了结构表征;利用TGA对不同组分含量的共聚酯PETA进行了热稳定性分析,结果表明,共聚酯PETA随着脂肪族组分—乳酰基含量的增加,其热稳定性逐渐降低。 本文研究了乳酸与乙二醇之间发生的酯化反应,选择对甲苯磺酸为催化剂,且催化剂的最佳用量为乳酸的物质的量的8%;最佳物料醇/酸(mol)比值为3:1;反应温度控制在140~142℃范围内较适宜;酯化反应时间最佳值为2h,脱水剂的最佳用量为30g;逐滴加入乳酸原料的方式有利于提高乳酸乙二酯的产率。最佳反应条件下的重复实验乳酸乙二酯的平均产率为96.8%;合成乳酸乙二酯的正交试验证明合成乳酸乙二酯的最佳工艺条件为:反应温度140℃、反应时间2h、催化剂用量8%、物料比为3:1;根据各因素对产率的影响的大小依次为:反应温度>物料比>催化剂用量>反应时间。蒸馏法测乳酸乙二酯的沸点,测出乳酸乙二酯的沸点为225℃;利用FT-IR及~1H-NMR表征了乳酸乙二酯的化学结构;间接法合成PETA缩聚反应中酯交换反应动力学研究证明酯交换反应基本上符合二级反应动力学。 本文对溶液共混法制备的不同比例的PET/PLA复合材料的薄膜的降解率及分子量的变化进行了研究。研究结果表明四种不同比例的复合材料的薄膜中以PET/PLA=9:1时的降解率最大;在碱性缓冲溶液中的复合材料薄膜的降解率最大;其分子量的变化规律与降解率相似。
【学位授予单位】:青岛大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ316.3

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【引证文献】
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1 李继航;肉桂酸衍生物基聚酯的制备与性能研究[D];江南大学;2013年
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1 龙玲;聚乳酸多孔凝胶的制备及性能研究[D];青岛科技大学;2017年
2 司朋飞;氢键作用对脂肪族聚酯结晶行为的影响[D];宁夏大学;2016年
3 肖猱;丙交酯开环缩聚法合成较高分子量PLLA[D];哈尔滨工程大学;2009年
【参考文献】
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1 马占峰;;废旧塑料回收利用的必要性和可行性[J];塑胶工业;2006年04期
2 轩芳兰;;白色污染的危害及治理对策[J];河南科技;2006年08期
3 顾伟;刘雷艮;左保齐;;天然生物可降解材料在生物医学领域中的应用[J];苏州大学学报(工科版);2006年01期
4 张龙彬,王金花,朱光明,时刻,宋斐;可完全生物降解高分子材料的研究进展[J];塑料工业;2005年S1期
5 何小维,罗志刚;淀粉基生物降解塑料的研究进展[J];食品研究与开发;2005年05期
6 欧阳平凯;;可持续发展的支柱——工业生物技术[J];江苏科技信息;2004年11期
7 汤长青,杜新玲,王伟;合成乳酸正丁酯的主要催化剂述评[J];化学研究;2003年03期
8 邓芸,马永祥,朱玉霞;“白色污染”的危害及其治理[J];甘肃农业;2003年05期
9 张小曼;磁性固体超强酸催化合成乳酸丁酯[J];化学世界;2003年03期
10 李晓莉,白秀丽,张加生;三氧化二钕催化合成乳酸正丁酯[J];温州师范学院学报(自然科学版);2002年06期
【共引文献】
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1 王宏亮;王远祥;徐文梅;屠力冬;冯明红;;无水对甲苯磺酸生产技术研究[J];浙江化工;2015年08期
2 苏阳;王瑞;徐磊;张佳;;麻纤维/热塑性淀粉复合材料界面改性及研究进展[J];应用化工;2015年06期
3 刘昌宁;郝艳玲;刘瑾瑾;;生物降解复合膜的制备及其性能研究[J];中国塑料;2014年10期
4 马允;;SO_4~(2-)/M_xO_y型固体超强酸催化剂的研究进展[J];应用化工;2014年10期
5 李恩博;王兆轩;王新乐;孙亚森;单松海;;硫酸镓/凹凸棒石黏土固体酸催化剂的制备及其催化性能[J];硅酸盐学报;2014年07期
6 李善吉;李文超;曹庆翔;张云霄;;微波加热下多胺树脂催化合成乳酸丁酯[J];日用化学工业;2014年06期
7 谭志坚;王朝云;易永健;汪洪鹰;李懋;周晚来;谭石勇;;可生物降解材料及其在农业生产中的应用[J];塑料科技;2014年02期
8 崔百元;张振飞;孔谦;;天然生物可降解性材料在农业领域中的应用[J];中国农学通报;2013年24期
9 康虎;敖李龙;秦丽珍;苏海佳;;生物质可降解地膜的田间降解过程及其对玉米生长的影响[J];中国农学通报;2013年06期
10 熊国梅;;生物工程技术的发展对社会经济发展的影响[J];教育教学论坛;2012年38期
【同被引文献】
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1 谈利承;熔融酯交换制备可生物降解共聚酯和抗菌性聚酯及其纳米复合材料[D];南昌大学;2012年
2 王晓慧;脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究[D];北京化工大学;2011年
3 扈蓉;光响应和光交联型多糖基水凝胶的研究[D];中山大学;2010年
4 王炳涛;可降解PLA-PBT共聚酯的合成与改性[D];浙江大学;2010年
5 朱魁;稀土催化缩聚合成芳香—脂肪族共聚酯和功能化聚酯及性能研究[D];浙江大学;2010年
6 魏志勇;生物可降解脂肪族聚酯的制备、表征与性能研究[D];大连理工大学;2008年
7 高翠丽;聚乳酸及其共聚酯的合成与表征[D];青岛大学;2006年
8 赵强;PHB/PEG 多嵌段共聚物的制备、结构、特性及其作为分子印迹材料的研究[D];天津大学;2006年
9 王秀霞;超支化聚酯的合成与应用研究[D];浙江大学;2006年
10 王连才;可降解脂肪/芳香族聚醚酯弹性体的合成表征与生物学评价[D];北京理工大学;2006年
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1 孙斌;生物可降解材料—聚乳酸及其共聚物的制备与性质研究[D];山东师范大学;2015年
2 魏太演;咪唑型离子液体/聚乳酸共混物的形态结构及性能研究[D];海南大学;2014年
3 杨学群;聚乳酸和聚己内酯的水解反应研究[D];青岛科技大学;2013年
4 余芸;绿色咪唑基离子液体对聚乳酸结构与性能影响的研究[D];合肥工业大学;2012年
5 吴述平;聚乳酸(PLA)及PLA/羟基磷灰石多孔支架的制备及性能[D];湖北工业大学;2011年
6 唐传梅;动态共价交联聚合物凝胶制备及其凝胶—溶胶互变和自愈合性质研究[D];华南理工大学;2010年
7 邵俊;聚乳酸/淀粉共混物的制备与表征[D];华南理工大学;2010年
8 李继航;聚乳酸及其共聚物的制备与性能研究[D];江南大学;2009年
9 田建宁;高孔隙率、高连通性n-HAP/PDLLA复合支架材料研究[D];武汉理工大学;2009年
10 桂蕾;改性淀粉/聚乳酸复合材料的制备及其性能表征[D];合肥工业大学;2009年
【二级引证文献】
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1 武学坚;双元改性剂协同调控聚乳酸结晶及性能研究[D];宁夏大学;2017年
【二级参考文献】
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1 左保齐,吴徵宇;生物可降解再生丝素纤维的研究[J];丝绸;2004年10期
2 程忠玲,王松,朱鹤孙;丝素褐藻糖胶共混膜的结构与热性能[J];高分子学报;2004年03期
3 张小曼;磁性固体超强酸催化合成乳酸丁酯[J];化学世界;2003年03期
4 李晓莉,白秀丽,张加生;三氧化二钕催化合成乳酸正丁酯[J];温州师范学院学报(自然科学版);2002年06期
5 马建强,谢跃生,樊秀梅;酸改性高岭土催化合成乳酸正丁酯的研究[J];广西师范学院学报(自然科学版);2002年04期
6 李家其;磷钨酸(铝)催化合成乳酸正丁酯[J];南华大学学报(理工版);2002年04期
7 张美洁,李树材,崔永岩;热塑性淀粉/聚己内酯共混物的制备和性能的初步研究[J];中国塑料;2002年09期
8 丁亮中,俞善信,文瑞明,罗新湘;维生素C催化合成乳酸正丁酯[J];合成化学;2002年03期
9 李彦春,程宝箴,靳立强;胶原蛋白的应用[J];皮革化工;2002年03期
10 何节玉;硅胶固载硫酸钛催化合成乳酸正丁酯的研究[J];天津化工;2002年02期
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1 王燕萍;夏于旻;甘海啸;朱卫彪;钦维民;王依民;;芳香族共聚酯的固相聚合和熔融纺丝[J];纺织学报;2012年06期
2 海明;;Eastman新增挤出级医用共聚酯[J];上海塑料;2010年02期
3 ;新一代的高耐热共聚酯材料[J];工程塑料应用;2008年06期
4 崔照云;王依民;钱国忠;吴宗铨;;高吸水聚酯纤维成孔机理[J];中国纺织大学学报;1988年04期
5 ;PET共聚酯Kodar[J];包装与食品机械;1988年03期
6 席世平;刘振兴;游飞越;冯波;黄乐览;潘鉴元;;涤纶对/间-乙酰氧基苯甲酸三元共聚酯的合成及液晶特征[J];塑料工业;1988年03期
7 金惠芬;曾凡龙;孙桐;;化学组成对PBT/PET共聚酯晶型的影响[J];合成纤维工业;1989年03期
8 周其痒,黄健,潘智存,刘德山;液晶性共聚脂的分子结构与相变温度的关系[J];清华大学学报(自然科学版);1989年06期
9 冯凯;谢晖;曹祥薇;王晓艳;;可生物降解脂肪族-芳香族共聚酯的研究进展[J];塑料助剂;2010年05期
10 贾临芳,陈玉顺,何进章;含磷阻燃共聚酯热氧化降解过程分析[J];聚酯工业;2001年01期
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1 陈洪兵;张怡;陈力;王伟;王德义;王玉忠;;侧基含磷聚对苯二甲酸丙二醇酯阻燃共聚酯的合成和性能研究[A];2010年中国阻燃学术会议论文集[C];2010年
2 阮超;杨荣;钟海艺;陈力;王玉忠;;一种新型的含磷液晶阻燃共聚酯[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
3 张艳霞;祝桂香;陈锡荣;张伟;;脂肪/芳香族共聚酯合成过程中馏分组成的分析[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
4 李良杰;段荣涛;赵海波;汪秀丽;陈力;王玉忠;;阻燃共聚酯固相聚合分子序列研究[A];2013年全国阻燃学术年会会议论文集[C];2013年
5 顾燕波;朱蔚璞;凌君;沈之荃;;稀土催化剂催化合成芳香族-脂肪族共聚酯[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
6 赵蕴慧;孙海龙;王雷;盛京;;多组分芳香族-脂肪族共聚酯的合成[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
7 付昌飞;陈斌;顾利霞;;新型共聚酯的热性能研究[A];超柔软易染聚酯纤维开发应用研讨会论文集[C];2011年
8 赵海波;汪秀丽;陈力;王玉忠;;一种不含传统阻燃元素的高温自交联共聚酯的高阻燃性与抗熔滴性[A];2013年全国阻燃学术年会会议论文集[C];2013年
9 邹汉涛;尤姝黎;李光;江建明;;PTT-PBT共聚酯的合成及结构性能表征[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
10 彭双宝;吴彬霜;吴林波;Philippe Dubois;;生物基呋喃二甲酸共聚酯的合成及生物降解性研究[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题B 生物大分子[C];2015年
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1 云之之;美国Eastman公司推出新型共聚酯[N];中国纺织报;2001年
2 曹百禹 王万利;国内首套共聚酯装置产出合格产品[N];中国能源报;2012年
3 记者 曹百禹 通讯员 王万利;我国首套共聚酯装置产出合格产品[N];中国石油报;2012年
4 曹百禹 董新光 本报记者 严佩鑫;我国首套共聚酯装置 在辽阳石化开车成功[N];辽宁日报;2012年
5 小毛;可降解共聚酯性价比优势明显[N];中国化工报;2009年
6 孟晶;伊士曼特种共聚酯扩能[N];中国化工报;2008年
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8 国诗品;全生物降解共聚酯研究项目通过验收[N];中国新闻出版报;2007年
9 记者 曹百禹;中国娃娃不必再抱“洋奶瓶”[N];中国石油报;2012年
10 本报记者 陶婷婷 通讯员 段然;东华老教授半个世纪的科技创新路[N];上海科技报;2015年
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1 戴勋;聚丁二酸丁二醇酯共聚物的合成、结晶行为与性能研究[D];北京化工大学;2017年
2 李发学;成纤用生物降解性聚丁二酸丁二醇—共—对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)的合成及结构性能研究[D];东华大学;2006年
3 高翠丽;聚乳酸及其共聚酯的合成与表征[D];青岛大学;2006年
4 许新建;生物可降解脂肪族/芳香族共聚酯(PBST)纤维的制备及其性能研究[D];东华大学;2007年
5 王晓慧;脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究[D];北京化工大学;2011年
6 赵明良;新型仿棉共聚酯和纤维的制备及结构性能研究[D];东华大学;2013年
7 谈利承;熔融酯交换制备可生物降解共聚酯和抗菌性聚酯及其纳米复合材料[D];南昌大学;2012年
8 王炳涛;可降解PLA-PBT共聚酯的合成与改性[D];浙江大学;2010年
9 郭宪英;HCDP共聚酯合成及结构与性能研究[D];东华大学;2002年
10 邱守添;聚丁二酸乙二酯基可降解共聚酯的合成、结晶行为和性能的研究[D];北京化工大学;2017年
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1 龙艳辉;含芳香刚性链段PET共聚酯的研究[D];东华大学;2009年
2 李英;PBT低熔点共聚酯的制备与性能研究[D];沈阳工业大学;2018年
3 张芳芳;补片用生物可降解聚酯的制备及结构性能研究[D];东华大学;2018年
4 田梅香;PET-co-PST共聚酯的合成表征及抗菌性能研究[D];东华大学;2018年
5 王鹏;聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇共聚酯(PEFT)熔融可纺性及纤维结构与性能研究[D];宁波大学;2018年
6 曹东;纳米BaSO_4改性共聚酯纤维及其性能研究[D];东华大学;2015年
7 张继超;多元醇改性共聚酯的合成、纤维制备及结构性能研究[D];东华大学;2015年
8 刘渊;仿棉共聚酯的合成、纤维制备及结构性能研究[D];东华大学;2013年
9 赵弘;侧基含磷阻燃共聚酯的研究[D];四川大学;2003年
10 胡俊;仿棉共聚酯的合成与纤维的制备[D];东华大学;2012年
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