MPO改性PBS共聚酯的合成及其热性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.04.005

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (4): 24-29.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.04.005

MPO改性PBS共聚酯的合成及其热性能研究

蒋森, 王立岩(), 陈延明, 张乐, 翟桂法

沈阳工业大学石油化工学院，辽宁辽阳 111003

收稿日期:2021-11-09 出版日期:2022-04-26 发布日期:2022-04-24
通讯作者: 王立岩（1974-），女，副教授，主要从事新材料合成与应用技术等方面的研究，wangliyan0122@163.com
E-mail:wangliyan0122@163.com

Synthesis thermal performance of PBS copolyester modified with MPO

JIANG Sen, WANG Liyan(), CHEN Yanming, ZHANG Le, ZHAI Guifa

School of Petrochemical Engineering，Shenyang University of Technology，Liaoyang 111003，China

Received:2021-11-09 Online:2022-04-26 Published:2022-04-24
Contact: WANG Liyan E-mail:wangliyan0122@163.com

摘要/Abstract

摘要：

采用直接酯化?熔融缩聚的方法合成聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和2?甲基?1，3?丙二醇（MPO）改性的PBS共聚酯（PBMS）。通过傅里叶红外光谱仪（FTIR）、核磁共振谱仪（NMR）和凝胶渗透色谱仪（GPC）分别对其化学结构和分子量进行了表征；通过差示扫描量热仪（DSC）、同步热分析仪（STA）和熔体流动速率测定仪（MFR）对其热相关的性能进行了测试。结果表明，合成的PBMS共聚酯分子主链中含有丁二酸丁二醇酯（BS）和丁二酸2?甲基?1，3丙二醇酯（MS）两种重复结构单元，MS含量与合成时所加入的MPO含量基本相符，为所设计的聚合物；合成的PBS及PBMS的M_w在7.87×10⁴ ~8.75×10⁴ g/mol之间；热性能研究表明，随着MPO含量的增加，PBMS的玻璃化转变温度逐渐升高、熔融转变温度逐渐降低，非等温结晶能力逐渐变弱，结晶度由74.57 %降低到49.42 %；PBMS的热降解温度均在400 ℃以上，不随MPO含量的变化而变化；随着MPO含量的增加，PBMS的熔体流动速率逐渐增加，相对纯PBS在相同温度下的熔融流动性逐渐变好。

关键词: 聚丁二酸丁二醇酯, 2?甲基?1，3?丙二醇, 合成, 热性能

Abstract:

Poly（butylene succinate）（PBS） and its copolyester with 2?methyl?1，3?propanediol （MPO）（PBMS） were synthesized through direct esterification?melt polycondensation. The chemical structure and molecular weight of the resultant PBS and its copolyester were characterized by Fourier?transform infrared spectrometry， nuclear magnetic resonance spectrometry （¹H?NMR）， and gel permeation chromatograph， and their thermal performance was valuated by differential scanning calorimetry， simultaneous thermal analyzer， and melt flow rate tester. The structural characterization results indicated that there were repeating structural units of butanediol succinate （BS） and 2?methyl?1，3?propanediol succinate （MS） in the main chains of the copolyester molecules. The content of MS was almost the same as that of MPO added in the synthetic process， confirming the successful synthesis of the PBMS copolyester according to our design strategy. The weight?average molecular weights of PBS and PBMS were determined to be 7.87×10⁴~8.75×10⁴ g/mol. Thermal analysis results indicated that the glass?transition temperature of PBMS gradually increased with an increase in the MPO content but its melting temperature decreased gradually. Moreover， the non?isothermal crystallization capability of PBMS weakened gradually and its degree of crystallinity decreased from 74.57 % to 49.42 %. The thermal degradation temperature of PBMS was higher than 400 ℃ without any change with a variation of MPO content. As the content of MPO increased， the melt index of PBMS increased gradually. Compared to pure PBS， PBMS exhibited better melt fluidity at the same temperature.

Key words: poly （butylene succinate）, 2?methyl?1，3?propanediol, synthesis, thermal property

中图分类号:

TQ323.4⁺1

蒋森, 王立岩, 陈延明, 张乐, 翟桂法. MPO改性PBS共聚酯的合成及其热性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 24-29.

JIANG Sen, WANG Liyan, CHEN Yanming, ZHANG Le, ZHAI Guifa. Synthesis thermal performance of PBS copolyester modified with MPO[J]. China Plastics, 2022, 36(4): 24-29.

图/表 10

图1 PBS和PBMS的FTIR谱图

Fig.1 FTIR spectra of PBS and PBMS

图2 改性PBMS共聚酯的两种结构单元

Fig.2 Two structural units of modified PBMS copolyester

图3 PBS和PBMS的1H?NMR谱图

Fig.3 1H?NMR spectra of PBS and PBMS

样品

投料比［MPO/（MPO+BDO）］/%（摩尔分数）

共聚结构单元比例

［B/（A+B）］/%（摩尔分数）

表1 共聚酯投料比与共聚单元比例对比

Tab.1 Comparison of dosing proportion with copolymerization unit ratio of copolyester

PBS

PBMS⁃5%

19.40

20.52

8.27

8.75

7.14

7.56

2.60

2.86

3.18

3.06

表2 PBS和PBMS的相对分子量

Tab. 2 Relative molecular weight of PBS and PBMS

图4 PBS和PBMS的DSC曲线

Fig.4 DSC curves of PBS and PBMS

样品	T_g/℃	T_m/℃	T_c/℃	ΔH_m/ J•g^-1	ΔH_c/ J•g^-1	X_c/%
PBS	-38.16	118.58	68.72	82.25	64.73	74.57
PBMS⁃5%	-35.69	115.39	61.82	75.23	63.76	68.20
PBMS⁃10%	-36.92	107.91	42.48	62.90	62.13	57.03
PBMS⁃15%	-32.72	102.94	40.84	54.51	49.36	49.42

表3 PBS和PBMS的DSC数据

Tab. 3 DSC data of PBS and PBMS

图5 PBS和PBMS的TG及DTG曲线

Fig.5 TG and DTG curves of PBS and PBMS

样品	T_onset/℃	T_max/℃	W_{700 ℃}/%
PBS	368	420	2.35
PBMS⁃5%	369	419	2.47
PBMS⁃10%	372	413	1.21
PBMS⁃15%	366	419	1.85

表4 PBS和PBMS的TG数据

Tab. 4 TG data of PBS and PBMS

图6 PBS和PBMS的MFR

Fig.6 MFR of PBS and PBMS

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