聚丁二酸丁二醇酯共聚改性聚對二氧環(huán)己酮研究.doc

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1、目錄第一章緒論第一章緒論1.1引言自從1932年Staudinger創(chuàng)立大分子學(xué)說并奠定高分子科學(xué)的基礎(chǔ)開始，伴高分子材料隨著石油化工業(yè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)今已滲透到國民經(jīng)濟和人民生活的方方面面。目前，塑料已經(jīng)與鋼材、水泥、木材成為并駕齊驅(qū)的新型基礎(chǔ)材料行業(yè)。然而，由于絕大多數(shù)高分子材料都是不可降解或者說至少需要經(jīng)歷一、二百年才能降解，現(xiàn)今處理這種廢棄物無外乎填埋、焚燒和回收再利用。但是，塑料廢棄物如果填埋在地下,長期不會分解,占地又多；焚燒處理放出有害氣體,造成二次污染；回收再利用的難度大,成本高[1-3]。降解高分子

2、材料除具有普通高分子材料的特性外，在使用后能夠降解，因此開發(fā)利用可降解的高分子材料是這一問題最有效的解決途徑之一。1.2降解高分子材料降解性高分子材料是相對通用高分子材料而言的，其降解是因化學(xué)或物理因素所導(dǎo)致的聚合物的分子鏈斷裂的過程。具體是指一定使用期限內(nèi)具有通用材料制品一樣的功效，而在完成一定功能的服役期后，或在遠未達到使用壽命期而被廢棄后，在特定的環(huán)境條件下，其物理化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的變化，且能夠自動分解而與自然界同化的一類聚合物[4]。降解性高分子材料暴露于氧氣、光、水、熱、化學(xué)物質(zhì)、動物以及微生物等自然環(huán)境

3、下的降解過程包括非生物降解和生物降解兩大類。非生物降解又包括氧化降解、光降解、熱降解和水解降解等。降解性高分子材料按照降解機理可分為光降解高分子材料、光-生物降解高分子材料和生物降解高分子材料。1.2.1光降解高分子材料高分子材料的光降解主要是指材料在受到光氧作用吸收紫外光能而光引發(fā)斷鏈反應(yīng)和自由基氧化斷鏈反應(yīng)即Norrish光化學(xué)反應(yīng)而降解成對環(huán)境安全的低分子量化合物。這類對光敏感的聚合物材料稱為光降解高分子材料,根據(jù)其制備方法可分為合成型和添加型兩種類型[4]第一章緒論。合成型光降解塑料主要通過共聚反應(yīng)在高分子

4、主鏈引入羰基型感光基團而賦予其光降解特性，并通過調(diào)節(jié)羰基基團含量可控制光降解活性[6]。添加型主要是將光敏助劑添加到通用高分子材料中可制得光降解高分子材料。1.2.2光-生物降解高分子材料光-生物降解高分子材料是一種兼具光降解和生物降解雙重功效的可完全降解的高分子材料，是目前的開發(fā)熱點之一。制備方法是在通用材料(如PE)中同時添加光敏劑、自動氧化劑等和作為微生物培養(yǎng)基的生物降解助劑。我國通過“八五”攻關(guān)研究在光-生物降解地膜方面取得了重大突破,淀粉型光-生物降解地膜的研究就淀粉微細化、淀粉衍生物及母料易吸水、淀粉及

5、其衍生物與PE相容性、誘導(dǎo)期可控等技術(shù)難題取得了重大進展[7]1.2.3生物降解高分子材料生物降解指的是由微生物產(chǎn)生酶，然后由酶催化生物化學(xué)反應(yīng)所引起的降解反應(yīng)。目前生物降解高分子材料較嚴格的定義是：在有氧及無氧條件下，聚合物在微生物及動植物體的作用下，其物理、化學(xué)性能發(fā)生下降及形成CO2、H2O、CH4及其他一些小分子量化合物的聚合物[8]。按照材料來源的不同，主要分為天然高分子材料、微生物合成型高分子材料和化學(xué)合成型高分子材料[10]。其中，化學(xué)合成型高分子材料具有類似于天然高分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)或含有容易生物降解的

6、官能團的聚合物。它擁有更大的靈活性，可以從分子化學(xué)的角度來設(shè)計分子主鏈的結(jié)構(gòu)，從而來控制高分子材料的物理性能，而且可以充分利用來自自然界中提取或合成的各種小分子單體。在熱塑性塑料中，只有脂肪族聚酯及其衍生物可被微生物降解。這些降解高分子主要包括脂肪族聚酯、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚酸酐等，主要指如今已成為研究開發(fā)熱點的脂肪族聚酯，如聚乙交酯（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、以及聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。1.2.4幾種常見脂肪族聚酯1.2.4.1聚乙交酯（PGA）聚羥基乙酸的分子組成里擁有一個最短且簡

7、單的重復(fù)單元–OCH2CO–，它第一章緒論來源α-羥基酸，即羥基乙酸(HO–CH2–COOH)。羥基乙酸是正常人體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的，羥基乙酸的聚合物就是聚羥基乙酸（Polyglycolicacid.PGA）或者叫做聚乙醇酸。聚羥基乙酸酯，為半結(jié)晶、疏水性高聚物，結(jié)晶度大于50%，熔融溫度為224~226℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度36℃[12]。Fig.1-1ChemicalstructureofPGAPGA是第一個用于可吸收縫合線的高分子材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的生物相容性和生物降解性，并在臨床上得到了廣泛的應(yīng)

8、用。聚乙交酯（PGA）可以由羥基乙酸直接加熱縮聚而制得，乙交酯（GA）的開環(huán)聚合是制備高分子量PGA的另一種方法。目前聚乙交酯高分子材料主要用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是高附加值的生物降解手術(shù)縫合線領(lǐng)域。1.2.4.2聚乳酸（PLA）聚乳酸是由乳酸單體單體聚合而來。乳酸又稱α-羥基丙酸和丙醇酸。由于乳酸分子中有一個手性碳原子，因而有L-、D-和D，L-3種旋光異構(gòu)體。