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脂肪族聚酯的降解与稳定研究

作 者: 丁颂东
导 师: 王玉忠
学 校: 四川大学
专 业: 材料学
关键词: 脂肪族聚酯 聚对二氧环己酮 聚ε-己内酯 螯合剂 PMBP 封端剂 单异氰酸酯 热稳定性 结晶 降解
分类号: TQ317
类 型: 博士论文
年 份: 2006年
下 载: 490次
引 用: 3次
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内容摘要


脂肪族聚酯具有良好的生物相容性和可生物降解性,在生物医用、药物传输、包装、农业等领域得到了广泛而深入的研究,是一类极具发展前景的高分子材料。 脂肪族聚酯的热稳定性对于其成型加工是至关重要的,尤其对易于发生热降解的脂肪族聚酯如聚对二氧环己酮(PPDO)等更是如此。PPDO具有良好的生物相容性、生物降解性和优异的力学性能,但其热稳定性却较差。由于对二氧环己酮(PDO)单体的聚合上限温度仅265℃,明显低于L-丙交酯、ε-己内酯等内酯。用金属有机化合物如SnOct2、Al(OiPr)3、ZnEt2等作催化剂,通过PDO单体开环聚合得到的PPDO均聚物,在加工过程中极易发生热降解,分子量及熔体粘度均会显著降低,力学性能会受到严重影响。因此,提高PPDO的热稳定性是改善PPDO加工性能,以及PPDO能否得到广泛应用的关键问题之一。 不同脂肪族聚酯的组成和结构,赋予了各自不同的性能和用途,其中材料的降解性是影响其用途的重要因素之一。例如,聚己内酯(PCL)降解速率较慢,是植入材料较理想的选择,但用作缓释药物载体,目前只适用于长效药物,对于短效药物,却因其降解速率太慢,不易在体内吸收,而受到限制,作为环境材料使用,它的降解速率还不能适应某些特殊用途。如果脂肪族聚酯的降解性能能得到有效控制,表现出不同的降解行为,则可使这类高分子材料具有更加广泛的用途。 本论文着重于如下两个方面进行研究:一是PPDO的热降解与稳定;二是PCL的催化降解。 使用SnOct2作引发剂,通过PDO的开环聚合合成了PPDO,并对其进行了

全文目录


摘要  2-6
Abstract  6-16
第一章 绪论  16-34
  1.1 引言  16
  1.2 脂肪族聚酯的分类和性质  16-23
    1.2.1 聚α-羟基酸  18-19
    1.2.2 聚β-羟基脂肪酸酯  19-20
    1.2.3 聚ω-羟基脂肪酸酯  20-21
    1.2.4 聚二羧酸亚烷基二酯  21-22
    1.2.5 脂肪族聚醚酯  22-23
  1.3 脂肪族聚酯的降解  23-27
    1.3.1 降解影响因素  23-24
    1.3.2 水解降解  24-25
    1.3.3 生物降解  25-27
      1.3.3.1 脂肪族聚酯的霉菌降解  25-26
      1.3.3.2 脂酶对脂肪族聚酯的降解作用  26
      1.3.3.3 脂肪族聚酯降解速率的调控  26-27
  1.4 脂肪族聚酯的热稳定性  27-30
    1.4.1 脂肪族聚酯的热降解  27-28
    1.4.2 脂肪族聚酯的热稳定化  28-30
  1.5 本文选题依据和主要研究内容  30-34
    1.5.1 本论文选题依据  30-33
    1.5.2 本论文主要研究内容  33-34
第二章 聚对二氧环己酮热降解行为研究  34-47
  2.1 引言  34-35
  2.2 实验部分  35-36
    2.2.1 原料及试剂  35
    2.2.2 PPDO的合成与纯化  35
      2.2.2.1 PPDO的合成  35
      2.2.2.2 PPDO的纯化  35
    2.2.3 PPDO的表征  35-36
    2.2.4 烘箱劣化实验  36
    2.2.5 等温和非等温热重分析  36
  2.3 结果与讨论  36-46
    2.3.1 PPDO的合成与表征  36-38
    2.3.2 PPDO烘箱热降解  38-39
    2.3.3 热重分析  39-44
      2.3.3.1 非等温热重分析  40-41
      2.3.3.2 等温热重分析  41-44
    2.3.4 PDO单体的回收  44-46
      2.3.4.1 PPDO的真空裂解研究  44
      2.3.4.2 蒸馏馏分的表征  44-46
  2.4 小结  46-47
第三章 添加螯合剂对PPDO热稳定性提高研究  47-66
  3.1 引言  47
  3.2 实验部分  47-50
    3.2.1 原料及试剂  47-48
    3.2.2 PCL的合成与纯化  48
      3.2.2.1 PCL的合成  48
      3.2.2.2 PCL的纯化  48
    3.2.3 特性粘数测定  48-49
    3.2.4 螯合剂的加入  49
      3.2.4.1 PPDO中加入螯合剂  49
      3.2.4.2 PCL中加入螯合剂  49
    3.2.5 烘箱裂化实验  49
    3.2.6 等温和非等温热重分析  49
    3.2.7 ICP分析  49-50
    3.2.8 红外分析  50
  3.3 结果与讨论  50-65
    3.3.1 添加不同螯合剂对PPDO热稳定性的影响  50-52
    3.3.2 PPDO烘箱热降解  52-54
    3.3.3 热重分析  54-58
      3.3.3.1 非等温热重分析  54-55
      3.3.3.2 等温热重分析  55-58
    3.3.4 PMBP添加量对PPDO热稳定性的影响  58-59
    3.3.5 PMBP对残余有Al~(3+)的PPDO热稳定性影响  59-60
    3.3.6 PMBP提高PPDO热稳定性机理研究  60-65
      3.3.6.1 残余锡离子对PCL热稳定性的影响  61-62
      3.3.6.2 添加PMBP对PCL热稳定性的影响  62-63
      3.3.6.3 PMBP提高热稳定性机理  63-65
  3.4 小结  65-66
第四章 封端对PPDO热稳定性提高研究  66-93
  4.1 引言  66-67
  4.2 实验部分  67-69
    4.2.1 原料及试剂  67
    4.2.2 单异氰酸酯制备  67
    4.2.3 PPDO封端  67-68
    4.2.4 异氰酸根滴定分析  68
    4.2.5 特性粘数测定  68
    4.2.6 烘箱劣化实验  68-69
    4.2.7 等温和非等温热重分析  69
    4.2.8 表征  69
  4.3 结果与讨论  69-77
    4.3.1 单异氰酸酯制备与表征  69-71
    4.3.2 PPDO封端研究  71-76
      4.3.2.1 封端剂用量对封端后PPDO热稳定性影响  72
      4.3.2.2 反应时间对封端后PPDO热稳定性影响  72-73
      4.3.2.3 反应温度对封端后PPDO热稳定性影响  73-74
      4.3.2.4 PPDO封端产物表征  74-76
    4.3.3 等温热重分析  76-77
  4.4 热降解动力学研究  77-92
    4.4.1 热降解动力学研究方法简介  77-80
    4.4.2 封端前后PPDO的热降解动力学研究  80-92
      4.4.2.1 Kissinger方法  84-86
      4.4.2.2 Friedman方法  86-88
      4.4.2.3 Flynn-Wall-Ozawa方法  88-91
      4.4.2.4 Coats-Redfern方法  91-92
  4.5 小结  92-93
第五章 添加螯合剂与封端后PPDO的结晶性能及形态研究  93-107
  5.1 引言  93
  5.2 实验部分  93-94
    5.2.1 材料  93-94
    5.2.2 热台偏光显微镜分析  94
    5.2.3 DSC测试  94
    5.2.4 WAXD分析  94
  5.3 结果与讨论  94-106
    5.3.1 球晶生长及形态  94-101
    5.3.2 热转变及动态结晶行为  101-104
    5.3.3 WAXD分析  104-106
  5.4 小结  106-107
第六章 PPDO的室温降解与稳定性研究  107-113
  6.1 引言  107-108
  6.2 实验部分  108-109
    6.2.1 材料  108
    6.2.2 试样的制备  108
    6.2.3 空气中降解试验  108-109
    6.2.4 特性粘数测定  109
  6.3 结果与讨论  109-112
    6.3.1 PPDO在不同湿度下的降解  109-110
    6.3.2 添加PMBP与封端对PPDO水解稳定性的影响  110-112
  6.4 小结  112-113
第七章 BF_3室温下催化聚己内酯降解研究  113-128
  7.1 引言  113-114
  7.2 实验部分  114-115
    7.2.1 原料及试剂  114
    7.2.2 PCL的合成  114
    7.2.3 BF_3·OEt_2的加入  114-115
    7.2.4 表征  115
  7.3 结果与讨论  115-127
    7.3.1 PCL的合成与表征  115-117
    7.3.2 聚合前加入BF_3·OEt_2对PCL降解的影响  117-118
    7.3.3 聚合后加入BF_3·OEt_2对PCL降解的影响  118-123
      7.3.3.1 BF_3·OEt_2用量与时间对PCL在空气中降解的影响  118-119
      7.3.3.2 BF_3·OEt_2用量对PCL降解分子量的影响  119-120
      7.3.3.3 BF_3·OEt_2用量对PCL降解结晶度的影响  120-121
      7.3.3.4 降解产物分析  121-123
    7.3.4 BF_3催化PCL降解机理  123-127
  7.4 小结  127-128
第八章 结束语  128-131
  8.1 主要结论  128-129
  8.2 下一步的工作设想  129-131
参考文献  131-144
在读期间科研成果简介  144-147
致谢  147

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