耐紫外光老化CO2共聚物的合成與性能
關鍵詞：co2 co2共聚物 三元共聚反應 耐紫外光老化性能 力學性能
摘要：CO2基塑料(PPC)是通過CO2與環氧丙烷共聚所得的生物降解高分子,由于PPC的耐紫外老化性能較差,隨紫外線的照射不僅PPC的相對分子質量快速下降,且其拉伸強度和斷裂伸長率等力學性能也迅速降低,而農用地膜長期處于紫外線照射的環境中,因此亟待改善PPC的耐紫外老化性能。本文設計合成了含紫外吸收基團的單體2-羥基-4(2,3-環氧丙氧基)二苯甲酮(HEB),與CO 2和環氧丙烷進行三元共聚制備了耐紫外光老化的CO2共聚物(PPCH)。在保證PPCH相對分子質量不低于5.0×10^4的前提下,PPCH中HEB單元的摩爾分數最高可達0.32%,相應地其玻璃化轉變溫度(Tg)和起始熱分解溫度(Td-5%)分別為26.7和216.9℃,拉伸強度達到30.97MPa。普通PPC經過240h的紫外輻照后,其數均相對分子質量下降了67.8%,相應地其拉伸強度和斷裂伸長率分別下降了10.1%和40.1%。即使PPCH中的HEB摩爾分數僅為0.06%,經過240 h輻照后其數均相對分子質量僅下降了6.2%,相應地其拉伸強度和斷裂伸長率也僅分別下降了1.7%和13.3%,證明PPCH具有較強的耐紫外老化性能,原因在于其主鏈含有HEB單元,對紫外光具有較好的吸收性能。PPCH的紫外吸收性能隨HEB單元在聚合物中含量的增加而增強,因此隨著共聚物中引入的HEB單元含量增加,PPCH的相對分子質量和力學性能的保持率均得到了大幅度提高。另一方面,對PPCH共聚物與相同二羥基二苯甲酮(BP)含量的PPC/BP共混物進行120h的50℃熱水萃取實驗,PPCH顯示出穩定的紫外光吸收性能,而PPC/BP共混物的紫外吸收性能隨熱水萃取時間的增長而快速下降,表明三元共聚反應能夠有效解決普通共混物面臨的小分子紫外吸收劑的外遷移問題。
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