以琥珀酸二铵为原料合成PBS聚酯

摘要：聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种性能优良的可完全生物降解聚合物,其在环境中的降解产物是CO2和H2O。但是合成PBS的原料之一丁二酸主要以不可再生的石油产品为原料电解生产的,消耗大量化石资源,同时三废严重污染环境。近年来石油的飙升使得PBS的生产成本相对较高,使其推广应用受到限制。由生物质(如玉米、秸秆等)发酵生产的琥珀酸二铵为原料合成PBS,不仅可以节约化石资源,同时生物质来源丰富,低廉,且对环境无污染,是合成PBS的一种新的可持续的绿色环保途径。本论文深入地研究了以琥珀酸二铵为原料合成PBS的各种反应条件,开发了一种反应流程简单、反应时间短,且能相对分子质量高的PBS的合成工艺,并对合成产物了表征,研究了PBS的生物降解性能。论文的主要内容如下:(1)熔融缩聚法,以琥珀酸二铵和丁二醇为原料,调节琥珀酸二铵与二元醇的摩尔比、改变催化剂的种类和用量、控制反应温度和高真空度,了一系列的合成实验,合成了相对分子质量高的PBS聚酯。结果:当原料比AS/BG为1/1.2,催化剂为Ti(O-isoPr)4/MgHPO4(5:1),加入量为5‰,酯化温度为170℃,缩聚温度为220℃时,所得产物的分子量最高(Mn=3.8×104,Mw=6.9×104),此时的反应工艺是合适的。(2)运用1H-NMR、FT-IR、WAXD、GPC、DSC、VSPT和元素分析等手段对合成产物了表征。结果,以琥珀酸二铵为原料合成的PBS是结晶性聚合物,结晶度为64.9%。其维卡软化点为105.0℃,熔点Tm为115.7℃,可以单独作为塑料使用。(3)参照国标GB/T 19277-2003(等同于ISO14855:1999)的检测方法,研究了合成的PBS薄膜在受控堆肥条件下的生物降解情况,对堆肥化前后试样的分子量及其分布的变化以及试样表面形态的变化情况,了表征。实验结果:以琥珀酸二铵为原料合成的PBS薄膜比以丁二酸为原料合成的PBS薄膜的降解速率快,其在堆肥中降解70天后的生物降解百分率达到了66.71%,国标GB/T 20197-2006中关于全生物降解塑料的生物降解率标准,因此以琥珀酸二铵与丁二醇为原料合成的PBS聚酯在可控堆肥条件下具有良好的生物降解性,是完全生物降解塑料。关键词：琥珀酸二铵论文聚丁二酸丁二醇酯论文熔融聚合论文热学性能论文堆肥降解论文

摘要4-6

ABSTRACT6-8

章 前言8-34

1.1 概述8-9

1.2 可完全生物降解塑料9-13

1.3 可生物降解塑料降解性能的研究方法13-16

1.4 生物降解塑料的降解机理16-17

1.5 生物降解高分子面临的挑战和应用前景17

1.6 PBS聚酯及其研究17-21

1.7 本论文的研究目的及21-27

1.7.1 琥珀酸发酵生产工艺21-25

1.7.2 琥珀酸二铵途径合成PBS25-27

1.8 本论文的研究内容27-28