脂肪族聚碳酸酯聚氨酯的靜電紡絲
靜電紡絲技術的提出在20世紀,近些年該技術引起廣泛關注.通過靜電紡絲技術可以制得納米/微米級超細纖維,因此該技術在生物醫學領域越來越呈現出重要性.將生物相容性良好的材料經靜電紡絲加j二成具有超細纖維結構的組織工程支架,已成為當今組織工程研究熱點之一
溶劑組成對聚碳酸酯聚氨酯靜電紡絲的影響
聚碳酸酯聚氨酯溶液液滴形成射流在兩電極問飛行時,在射流的盤旋過程中,THF比DMF更易揮發,有利于PCU溶液小液滴的細化和固化;而當DMF含量較高時,溶液黏度較小,表面張力較大,在靜電紡絲過程,需要較大靜電力以克服溶液表面張力,因此難以形成均勻纖維.
混合溶劑組成、電壓、聚合物濃度和體積流率等J 藝參數對聚碳酸酯聚氨酯靜電紡絲有明顯影響,溶劑組成影響尤為顯著.在靜電紡絲過程中,DMF含量過高則不易形成纖維結構,而其含量過低則纖維粘連;當DMF/THF體積比為1:l時,可以獲得微觀結構較為理想的纖維結構.當電壓低于20 kV時,纖維平均直徑較大,多為微米級結構;而當電壓高于20 kV時,則獲得納米級纖維膜;體積流率較低時,纖維平均直徑較小.靜電紡絲得到的聚碳酸酯聚氨酯纖維薄膜具有低彈性模量的特點,預計可提高柔順性.
臨界區乙醇中聚碳酸酯解聚研究
聚碳酸酯(Pc)是一種綜合性能優良的熱塑性工程塑料,應用范圍廣,使用量大,在一定的使用壽命后,其性能會嚴重下降,這就涉及到循環利用和廢物處理的問題,聚碳酸酯的回收利用途徑很多,簡單的再生回收利用會降低回收制品的光學質量、機械強度等性能,而通過化學循環技術回收單體或其它物質是一種較好的方法。
利用超臨界流體特殊的理化性質,對廢棄塑料進行超臨界解聚回收,通過選擇適當的流體,可降低解聚所需要的反應溫度,縮短解聚時間,提高解聚轉化率。國內外已經有很多學者進行了廢舊塑料的超臨界解聚研
在反應溫度為250℃,反應時間為15 min,投料比為8.0、壓力為7.1 MPa的條件下,聚碳酸酯在超、亞臨界乙醇中的解聚產物主要為碳酸二乙酯、苯酚、均四甲苯和雙酚A,其中苯酚和均四甲苯可能是由雙酚A 降解產生的。另外在解聚產物中檢出了少量的苯乙醚,這是由溶劑乙醇與反應產生的苯酚反應生成的,證明溶劑乙醇也參與了體系的反應,在相同的反應時間下,LG抗紫外線PC的解聚率在實驗溫度范圍內隨著反應溫度的升高而上升。在亞臨界狀態時,當反應溫度高于22O℃時,聚碳酸酯已基本解聚完全;當溫度在160~220℃范圍內時,聚碳酸酯解聚率隨溫度的升高而快速升高;在相同溫度下,30 min時的解聚率比15 min時的解聚率高。
溫度的變化對雙酚A產率的影響較大。在亞臨界狀態,當溫度在160~200~C范圍內時,隨著反應溫度的升高,液相產物中雙酚A產率快速上升:反應15 min時,在200~22o~C范圍內,雙酚A產率呈現緩慢上升趨勢,在220~240"C范圍內,雙酚A產率呈現緩慢下降趨勢;當反應時間為30 min時,在200-240~C溫度范圍內,隨著反應溫度的升高,雙酚A產率呈緩慢下降趨勢;在超臨界狀態,即當溫度在240-260"C范圍內時,隨著反應溫度的升高,雙酚A產率快速下降,當反應時間為15 min,雙酚A產率隨溫度的升高迅速從76.4%左右下降到14.2%左右。說明隨著溫度的升高,雙酚A開始進一步分解成其它物質。
當反應溫度為180~C、200~C時,LG抗紫外線PC的解聚率隨反應時間的增長而提高,在反應溫度180~C時表現尤為明顯。當反應經過15 min后,溫度較低時,如當反應溫度為180~C,雙酚A產率隨反應時間的增加略有增加,當溫度上升到200℃、240~C的乙醇超l臨界狀態時,雙酚A產率隨反應時間的增加而下降,說明隨著溫度的升高,生成的雙酚A進一步分解。根據雙酚A的熱穩定研究結果, 雙酚A在高溫下穩定性變差,難以達到這樣的的回收率。LG抗紫外線PC在超亞臨界乙醇溶劑中的*佳解聚條件為反應溫度220℃、反應時間15 min、投料比8.0,壓力5.8 MPa。此時主產物雙酚A產率可達到8O 4%,解聚率為98 8% 。
反應機制探索
在溫度較低(低于聚碳酸酯的玻璃化溫度)的乙醇溶劑中,LG抗紫外線PC具有良好的耐溶劑特性,能夠長時間在乙醇中保持穩定,表現在聚碳酸酯的解聚率很低。這主要是由于聚碳酸酯分子長鏈彼此間緊密聚集,鏈段間的運動很小,具有親電能力的酯基較少暴露在乙醇溶液中,同時乙醇的親核能力不是很強,致使聚碳酸酯的溶脹一溶解作用難以進行。當解聚反應在較高溫度乙醇中進行時,高分子長鏈運動加劇,分子鏈間的距離進一步拉大,削弱了分子間的相互作用力。由于PC在空氣中的玻璃化溫度為15O℃左右,而在乙醇溶劑中其玻璃化溫度會進一步下降。因此,當乙醇溶劑的溫度達~J2oo℃時,LG抗紫外線PC的整個大分子鏈中的所有鏈段基本己擺脫相鄰分子鏈的作用,眾多的乙醇分子將單個聚合物分子包圍,整個分子鏈就和溶劑均勻混合,形成了均相體系。當PC長鏈被乙醇分子包圍時,導致PC分子長鏈斷裂的羰基加成消除反應發生幾率增大。在超、亞l臨界狀態下,乙醇羥基上的氫轉位,原有分子長鏈在酰氧鍵處發生斷裂,并完成酯交換反應,生成中間活化絡合物,帶負電的乙醇氧原子與聚碳酸酯分子長鏈上酰基中帶正電的碳原子結合形成不穩定的中間活化絡合物2,在新生成的兩個鏈長較短分子長鏈端部形成羥基基團和甲酸乙酯基團,新生成的兩個活化絡合物I與2分別和乙醇發生進一步酯交換反應,
結 論
在溫度160~260~C、壓力1.4-8.5 MPa、反應時間15-60 min條件下,研究了聚碳酸酯在超、亞臨界乙醇中的解聚反應,研究發現:(1)PC在超亞臨界乙醇中能降解至單體水平,解聚產物主要有碳酸二乙酯、雙酚A、苯酚、4.異丙基酚、四甲基苯等。(2)聚碳酸酯的解聚反應主要受反應溫度和反應時間影響,其中,溫度對雙酚A產率的影響*大。在實驗取值范圍內,聚碳酸酯在超亞臨界乙醇溶劑中的*佳解聚條件為反應溫度220~C、反應時間15 min、投料比8.0,壓力5.8 MPa。此時主產物雙酚A產率可達到80.4%,解聚率為98.8%。(3)在實驗取值范圍內,得出聚碳酸酯在超亞臨界乙醇中的解聚反應為**反應,通過Arrhenius式關聯,得到解聚反應活化能為58.03 kJ.mol~。(4)聚碳酸酯解聚產物雙酚A在高溫下不穩定,會繼續分解,這是導致雙酚A產率下降的主要原因。
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