芳氧基稀土催化剂开环聚合制备的脂肪族聚酯和聚碳酸酯的结构与性能研究.doc

芳氧基稀土催化剂开环聚合制备的脂肪族聚酯和聚碳酸酯的结构与性能研究本文研究了2,6-二叔丁基-4-甲基-苯氧基稀土化合物（简称La（OAr）₃）对ε-己内酯（CL）的低温聚合特性。发现在-15℃条件下La（OAr）₃对CL呈现可控聚合特征，即聚合物分子量和转化率均随聚合反应时间增加而增加，而聚合物分子量分布保持不变。反应一段时间后，继续补加同种单体，聚合物分子量继续增加，具有活性聚合特征；补加环碳酸酯单体，可以得到CL与环碳酸酯的嵌段共聚物。本文用La（OAr）₃做催化剂对CL与2,2-二甲基三亚甲基环碳酸酯（DTC）同时投料聚合可得到二者无规共聚物，且共聚物的组分比基本等于投料比。并对不同组分的无规共聚物进行了结构与性能研究，发现共聚物的热性能与均聚物相比发生了很大改变：共聚物的玻璃化温度符合Fox方程；随共聚物中CL含量的增加，热分解温度增加；在DTC含量小于50％时，熔融温度随DTC含量增加而降低，当DTC含量超过50％时，熔融温度则随DTC含量增加而增加；结晶度与熔融温度有相似的变化趋势。进一步研究共聚物的结晶情况，发现当DTC含量小于50％时，共聚物的结晶为PCL结晶模式；而当DTC含量大于50％时，为PDTC结晶模式；当DTC含量为50％时，两种结晶模式并存。通过研究共聚物的等温结晶动力学发现，随DTC含量增加，聚合物结晶速率减慢（晶体成核和生长速率均减慢）。本文对CL与DTC的无规共聚物的力学性能和降解性能进行了分析，发现少量DTC（5％）无规嵌入PCL链节中，可以极大地改善聚合物的延展性，但是共聚物的降解性则随DTC含量的增加而有所降低。本文研究了不同配比的PCL与PDTC共混物的热性能和结晶特性。随PDTC含量增加，共混物中PCL的熔融温度和结晶度均有所降低。通过研究共混物中PCL的等温结晶动力学发现，PDTC的引入可以加速PCL的结晶。当PCL／PDTC为80／20时，共混物只有一个玻璃化温度，为热力学相容体系。WAXD研究发现，共混物的结晶为两种均聚物结晶模式并存。本文对不同分子量的PDTC的热性能和结晶特性进行了研究，发现PDTC溶液结晶和熔体冷却结晶表现出不同的结晶模式。同时对不同分子量的PCL物理性能和结晶特性进行了系统描述，发现PCL随分子量增加耐热性和力学特性均有所增加。