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二氧化碳与环氧丙烷共聚物的改性研究

王立伟  
【摘要】:聚碳酸亚丙酯(PPC)是以二氧化碳(CO_2)和环氧丙烷(PO)为原料共聚合而制得的一种可完全生物降解的脂肪族聚碳酸酯。PPC是一类极具发展前景的环境友好材料。但是PPC为非晶结构,分子链柔性大且相互作用力小,致使其玻璃化转变温度(Tg)低,力学性能较差,极大地限制了它的应用范围。本论文主要工作通过对CO_2和PO的共聚产物(一类是完全交替的PPC,另外一种是含有双键和醚链段的PPC)进行接枝改性,达到改善共聚物的热性能,力学性能和加工性能的目的。本论文主要研究结果如下:1、CO_2/PO/降冰片烯二酸酐(endo-NA)在DMC催化剂作用下共聚制备含有少量双键的三元共聚物(PPCNA)。在二氧化碳介质中PPCNA在自由基引发剂的作用下成功接枝上了N-乙烯吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯腈(AN)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)。系统考察了不同接枝单体和自由基引发剂、接枝单体和自由基引发剂的用量、反应压力、降冰片烯二酸酐(endo-NA)含量等反应条件对PPCNA接枝改性的影响。主要利用热失重分析仪(TGA)对PPCNA及接枝共聚物的热稳定性进行了表征。研究表明:接枝共聚物的起始热分解温度较PPCNA有明显的提高。2、在温度为80o C,转速为30r/min条件下,将CO_2/PO/降冰片烯二酸酐(endoNA)三元共聚物(PPCNA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和偶氮二异丁腈(AIBN)一次性加入哈克转矩流变仪内进行接枝共聚反应既得接枝共聚物(PPCNA-NVP)。采用FTIR、TGA及拉伸测试等手段对PPCNA和PPCNA-NVP进行表征。研究表明:接枝共聚物(PPCNA-NVP)与未改性的PPCNA相比,其抗溶剂性,热稳定性及其力学性能都有所改善。3、采用熔融共混法利用酸酐对PPC进行封端,再通过密炼塑化使用N-乙烯吡咯烷酮(NVP)与封端的PPC在自由基引发剂的作用下进行接枝共聚反应进而得到含聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚碳酸亚丙酯(PPC)的接枝共聚物。用FTIR、DSC、TGA、SEM及拉伸测试等手段对PPC及其接枝共聚物进行表征。研究表明:接枝共聚物与未改性前的PPC相比,其抗溶剂性,热性能及其力学性能都有所改善,拓宽了PPC的应用范围。


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