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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
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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
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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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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业(高聚物工业) > 高分子化合物产品
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