多臂聚乳酸的合成与结晶性能研究
本课题采用具有不同羟基数的天然多元糖醇（乙二醇、甘油、赤藻糖醇及木糖醇）为引发剂，辛酸亚锡为催化剂，丙交酯为单体采用开环聚合的方法制备以多元糖醇为核的多臂聚乳酸（2臂-5臂）。反应得到的多臂聚乳酸的结构通过核磁共振能谱仪进行了表征。核磁表征的结果证明多元糖醇引发剂中每个羟基都参与了引发聚合的反应。由于多元糖醇引发剂中每个羟基都具有很高的化学活性，所以多臂聚乳酸中每个臂的长度基本相同。由此也可以说明，多臂聚乳酸的聚合反应为结构可控的反应，其臂数是通过选择含有不同羟基数目的引发剂进行控制。通过GPC测试得到多臂聚乳酸的分子量，其结果显示，不同臂数的聚乳酸的数均分子量均为30000左右，且分子量分布较窄。
通过对5臂聚乳酸和线型聚乳酸在不同温度下等温结晶的形貌的研究发现，在相同的结晶温度下，5臂聚乳酸的球晶比线型聚乳酸的球晶小;在5臂聚乳酸结晶过程中当等温结晶温度低于120℃时，球晶中心会出现花瓣状凸起的片晶，说明当结晶温度较低时，球晶中心片晶堆叠较厚;当温度升高到120℃左右时，5臂聚乳酸的球晶中出现了周向裂纹。产生周向裂纹的原因是球晶周向的膨胀系数小于径向膨胀系数，张应力的作用使得周向裂纹首先出现。而结晶温度升高到135℃左右时，球晶中周向裂纹和径向裂纹同时存在，这一实验现象说明，随着结晶温度升高，球晶尺寸增加，在降温过程中单位时间内放出的热量很大，从而使得球晶中裂纹数量增多，轴向裂纹及径向裂纹同时存在。
在不同臂数的聚乳酸非等温结晶的过程中，随着臂数的增加，聚乳酸结晶的起始温度和结晶的峰值温度都是减小的，说明随着臂数的增加，结晶变得更加困难。多臂聚乳酸与线形聚乳酸相类似在不同温度结晶时，结晶晶型会发生改变，在低温结晶时多臂聚乳酸倾向于生成α’晶型，而在较高温度结晶时则倾向于生成更稳定的α晶型。多臂聚乳酸随着臂数的增加，α’晶型向α晶型转变的温度略有下降。在实验中合成的多臂聚乳酸的分子量级时，其热稳定性随着多臂聚乳酸臂数的增加也有一定程度的增强。由此可知，聚乳酸拓扑结构的不同对其热稳定性能也会产生一定的影响。
多臂聚乳酸;合成工艺;球晶形貌;结晶动力学;热稳定性
北京化工大学
硕士
化学
闫寿科
2012
中文
TQ321.2;TQ316.341
79
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）