溫度和封端劑MA對PPC分子量的影響

白俊清

（內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)〈集團(tuán)〉有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016014）

聚碳酸亞丙酯[Poly(propylene Carbonate)PPC]是由CO2和環(huán)氧丙烷在催化劑作用下聚合而成的脂肪族聚碳酸酯[1-2]。數(shù)均分子量在一萬以上的PPC可用于制備連續(xù)薄膜，這類薄膜除了保持全生物降解性能之外，還具有較好的透明性和很低的氧氣透過率，在食品保鮮盒、藥品包裝等方面有很大的應(yīng)用價(jià)值[3]。內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)公司與中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所合作在國際上率先建立了年產(chǎn)3000噸的生產(chǎn)線。

按目前的催化體系和生產(chǎn)工藝，最后的純PPC產(chǎn)品是白色粉末狀聚合物[2]，開發(fā)下游制品如吹膜、吸塑等需要對PPC進(jìn)行熱加工。但PPC加工熱穩(wěn)定性較差，在高溫條件下，很容易產(chǎn)生大分子主鏈的斷裂及從端基開始的解拉鏈?zhǔn)浇到?。賴明芳等在熱加工過程中用馬來酸酐（Maleic Anhdride MA）對 PPC 進(jìn)行封端（PPC：MA=99：1），使 PPC 的分子量不降低。MA是一種有機(jī)酸酐，加量較多時(shí)在高溫下對加工設(shè)備有腐蝕作用，加量較少時(shí)對PPC起不到封端作用，因此在加工溫度下找出最佳的MA加入量。同時(shí)加工溫度對純PPC分子量的影響未見報(bào)道。本研究為溫度和封端劑（MA）對PPC分子量的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

純PPC粉料 內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)公司；

MA 上海長風(fēng)化工廠

1.2 主要設(shè)備及儀器

高速混合機(jī)SHR-10A張家港華明機(jī)械有限公司

同向高速排氣式雙螺桿擠出機(jī)TE-50江蘇科亞化工有限公司

1.3 樣品制備

E—50雙螺桿擠出機(jī)有四個(gè)加熱區(qū)和模頭，溫度設(shè)置三組：

對純PPC粉料分別用雙螺桿擠出機(jī)在此三組溫度下擠出造粒，得到三個(gè)樣品：分別為PA、PB、PC。

用PPC：MA=99.5：0.5料，首先在高速混合機(jī)中混合均勻，然后在此三組溫度下擠出造粒，得到三個(gè)樣品：分別為PM1-A、PM1-B、PM1-C。

用PPC：MA=99：1料，首先在高速混合機(jī)中混合均勻，然后在此三組溫度下擠出造粒，得到三個(gè)樣品：分別為PM2-A、PM2-B、PM2-C。

用PPC：MA=98.5：1.5料，首先在高速混合機(jī)中混合均勻，然后在此三組溫度下擠出造粒，得到三個(gè)樣品：分別為PM3-A、PM3-B、PM3-C。

用PPC：MA=98：2料，首先在高速混合機(jī)中混合均勻，然后在此三組溫度下擠出造粒，得到三個(gè)樣品：分別為PM4-A、PM4-B、PM4-C。

1.4 分子量的測試

選擇苯作為溶劑，使用烏氏（Ubbelhode）黏度計(jì)分別測量純PPC粉料、PA、PB、PC 和 PM1-A、PM1-B、PM1-C； PM2-A、PM2-B、PM2-C；PM3-A、PM3-B、PM3-C；PM4-A、PM4-B、PM4-C 的粘均分子量（Mη）。

2 結(jié)果與討論

2.1 加工溫度對純PPC分子量的影響

由于溫度在120℃以下時(shí)，對PPC難加工，而在165℃以上無法造粒。因此本研究選擇加工溫度為120℃～165℃。

純PPC料在不同溫度下加工后粘均分子量（Mη）如表1所示。

表1 不同溫度下純PPC熱加工后的Mη

未熱加工前純PPC粉料的粘均分子量（Mη）72000。由表1可知，加工后純PPC粉料的平均分子量有很大的降低；溫度越高，降低的越多，加工溫度在145℃以上時(shí)，Mη降低為原來的一半還多，說明純PPC對加工溫度非常敏感。因此在適宜的加工范圍內(nèi)，應(yīng)選擇較低的加工溫度。

2.2 加入封端劑MA對PPC分子量的影響

在不同溫度下，加入不同比例的封端劑MA，加工后PPC的粘均分子量（Mη）如表2所示。

表2 不同溫度下加入不同比例MA的PPC加工后的Mη

從表2的數(shù)據(jù)可以看出，加入少量的MA對PPC的封端作用就很明顯；在相同溫度加工條件下，MA加入的量越多，對PPC的封端作用就越強(qiáng)；但MA加入的量大于1：99時(shí)，增大MA的加入量，對PPC的封端作用沒有明顯的提高。因此MA的適宜加入量不是越多越好，以不超過1：99為宜。但Mη最大是PM3—A，這可能是與Mη測試的誤差有關(guān)

從表2的數(shù)據(jù)還可以看出，在加入的MA量相同的情況下，溫度越高，Mη降低的越明顯，說明在高溫的情況下，雖然加入了MA，但仍有部分PPC分解了，因此加工溫度對PPC的分子量影響更為顯著。因此即使在加入適量的MA的情況下，也應(yīng)選擇較低的加工溫度。

3 結(jié)論

（1）純PPC對加工溫度非常敏感，溫度越高，Mη降低的越多。

（2）少量的MA對PPC的封端作用就很明顯；在相同溫度加工條件下，MA加入的量越多，對PPC的封端作用就越強(qiáng)。MA的適宜加入量以不超過1：99為宜。

（3）加入的MA量相同的情況下，溫度越高，Mη降低的越明顯，因此溫度對PPC的分子量影響更為顯著。

（4）在PPC加工過程中，應(yīng)加入適量的MA和選擇較低的加工溫度。

［1］Zhilong Quan,Xianhong Wang,Xiaojiang Zhao etc,Copolymerization of CO2and propylene oxide under rare earth ternary catalyst:design of ligand in yttrium complex,Polymer[J].2003,44:5605-5610.

［2］趙曉江,劉賓元,王獻(xiàn)紅,等.高分子量脂肪族聚碳酸酯的制備方法:中國,98125655.4[P].1998-12-24.

［3］周堅(jiān),陶友華,王獻(xiàn)紅,等.二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚物的鏈結(jié)構(gòu)控制[J].高分子學(xué)報(bào),2007(10):913-917.