pbs合成与改性.ppt

1、聚丁二酸丁二醇酯的制备及化学改性,指导老师 ：曹堃 申屠宝卿 学生：周磊 徐磊 2011.1.6,Contents,Introduction,1,Synthesis method and technology,2,Modification,3,Conclusion and prospect,4,Introduction,聚丁二酸丁二醇酯，英文全称为Poly(butylene succinate)，简称PBS。它是一种典型的脂肪族聚酯。脂肪族聚酯由于其生物降解性和经济性，已成为国内外研究的热点。 PBS同时也是一种新型的可生物降解高分子材料，其降解与应用的研究始于20世纪90年代。对于环境友好材

2、料和生物材料而言，PBS基降解材料的制备与应用系新兴的研究领域。 同时，合成PBS的主要原料1,4-丁 二酸和1,4-丁二醇不仅可以由石油 化工路线得到，可以由煤化工路线 和生物发酵的途径得到，因此更具 环保意义和经济价值。,Introduction,Synthesis,脂肪族聚酯的合成方法理论上有生物发酵法和化学合成法两种方法，PBS的合成绝大部分使用的是化学合成法。化学合成法叉包括直接酯化法和酯交换法。多数采用直接聚合的方法。在酯化过程中所用的催化剂主要有钛酸酯类、对甲苯磺酸等。,Synthesis,直接酯化法,以丁二酸和丁二醇直接缩聚得到PBS，其合成方法由两步完成:先在较低的反应温度下

3、将二元酸与过量的二元醇进行酯化，形成端羟基预聚物; 然后在高温、高真空和催化剂的存在下脱除二元醇，得到PBS聚酯,Synthesis,酯交换反应法,二元酸二甲酯与等量的二元醇，在催化剂存在下，高温、 高真空脱甲醇进行酯交换反应得到PBS聚酯,Synthesis,扩链法,在前2种合成反应过程中需不断排除小分子物质，以获得所需相对分子质量的聚酯。但在缩聚反应过程中，特别是在反应后期，温度往往超过200时，不可避免地出现脱羧、热降解、热氧化等副反应，从而影响相对分子质量的提高。为了进一步提高相对分子质量，往往选择扩链反应， 利用扩链剂的活性基团与聚酯的端羟基反应提高聚酯相对分子质量。常用的扩链剂主要

4、有酸酐及二异氰酸酯等。,synthesis technology,熔融缩聚法,目前普遍采用的是熔融缩聚法，即是两步合成法。首先在一定的温度下将丁二酸和丁二醇酯化，随后加入催化剂，在高真空下，采用更高的温度进行缩聚反应。,synthesis technology,溶液缩聚法,溶液缩聚法是使用不同的溶剂，在一定的温度 下反应一定的时间让溶剂带走一部分水，丁二酸和丁二醇完成酯化， 采用更高的温度进行缩聚反应。,synthesis technology,熔融溶液相结合,中国科学院上海有机化学研究所在PBS共 聚酯合成时使用了溶液与熔融相结合的方法， 甲苯 作溶剂，先溶液法酯化了24h，蒸出甲苯，加入催

5、化剂，再在高温高真空下熔融缩聚得到分子质量高的共聚物，但反应时间太长，可进一步研究改进。,synthesis technology,熔融缩聚法缩聚需要高温低压的条件，反应时间较短，生成聚酯相对分子质量高，低温时脱水难，高温可加快脱水但容易产生副反应；溶液缩聚法缩聚温度不是很高，但反应时间过长，生成物的相对分子质量也不是很高；熔融溶液相结合法目前报道的反应时间过长，实验操作也较麻烦。,Modification,PBS是一种可商业化利用的脂肪族热塑性聚酯，有着优良的性质，比如生物降解性，熔融可加工型，耐热耐化学性。但是PBS的其他一些性质不利于应用，比如：刚性差，气体阻隔性差，熔融之后粘度大对于后

6、处理不利等。因此，有必要对PBS进行改性。,Purposes of Modification,改性目的,降低熔融粘度,降低易燃性,提高耐热性,适当的生物降解性,降低气体穿透性,高模量,Methods of Modification,共聚改性,共混改性,其他改性方法,改性方法,Modification,酸: adipic acid (己二酸), terephthalic acid (对苯二甲酸), methyl succinic acid, 2,2-dimetyl succinic, benzyl succinic acid, etc. 醇: ethylene glycol(乙二醇)， 1,3-

7、propanedio (1,3-丙二醇), etc.,为了得到具有一些优越的物理性质的PBS，已经研究了PBS和一些不同单体的共聚，例如：,共聚改性的组分有脂肪族组分和芳香族组分。添加脂肪族组分可改善其脆性和提高其生物降解性。芳香族组分的加入可以提高PBS的刚性和熔点，改善力学性能。,共聚改性,Modification,PBS共聚改性示例,Modification,PBS,两种聚合物的共混是改善材料性能的一种很有前景的方法。 将PBS与普通高分子材料共混可提高PBS的机械性能，并能降低成本。,共混改性,Modification,其他改性方法,Conclusion and prospect,现在研究热点主要集中在以下几个方面：创新合成途径，改进生 产工艺以得到高分子量的PBS聚合物；对PBS进行改性或与其他材料复合制成综合性能优异的复合材料；寻找价格低、来源广的填料，降低产品的成本。目前，在PBS的某些应