环氧类扩链剂ADR-4468改性氯化聚丙撑碳酸酯/聚丁二酸丁二醇酯共混物的制备及其性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240360

摘要/Abstract

摘要：

以环氧类扩链剂ADR-4468对氯化聚丙撑碳酸酯/聚丁二酸丁二醇酯（CPPC/PBS）共混物进行改性，采用熔融共混法制备了一系列CPPC/PBS/ADR共混物。研究了ADR-4468的质量分数（0%~3.5%）对CPPC/PBS/ADR共混物的结构、热性能、相容性、流变性能、力学性能和粘接性能的影响。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和凝胶渗透色谱（GPC）结果表明，ADR-4468的环氧基团能与2种聚合物的端基反应形成扩链产物。动态力学性能结果表明，反应性增容改善了CPPC与PBS的相容性。热性能分析表明，与CPPC/PBS共混物相比，添加3.5% ADR共混物的玻璃化转变温度（T_g，CPPC）和热分解温度（T_d5%）分别提高了8.1和28.7 ℃。流变性能结果表明，ADR-4468的加入能有效提高CPPC/PBS/ADR共混物的储能模量（G′）、损耗模量（G″）和复数黏度（|η^*|）。当ADR-4468的质量分数为3.5%时，CPPC/PBS/ADR共混物的拉伸强度和杨氏模量分别为37.7和723.5 MPa，相较于CPPC/PBS共混物提升了123%和68%。 CPPC/PBS/ADR共混物对不锈钢的搭接剪切强度呈现出先增大后减小的趋势，最高可达4.83 MPa，比CPPC/PBS共混物提高了53%。此外，CPPC/PBS/ADR（80/20/1.5）共混物对不同基材具有良好的适应性。因此，CPPC/PBS/ADR共混物具有较好的热稳定性、力学性能和粘接性能，在环境友好型热熔胶领域具有潜在的应用前景。

关键词: 氯化聚丙撑碳酸酯, 聚丁二酸丁二醇酯, 扩链剂, 共混改性, 粘接性能

Abstract:

Chlorinated poly（propylene carbonate）/poly（butylene succinate）（CPPC/PBS） blends were modified with ADR-4468， and a series of CPPC/PBS/ADR blends were prepared by melt blending method. The effects of the mass percentage of ADR-4468 （0%~3.5%） on the structure， thermal properties， compatibility， rheological properties， mechanical properties and adhesive properties of the CPPC/PBS/ADR blends were investigated. The results of Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR） and gel permeation chromatography （GPC） showed that the epoxy groups of ADR-4468 can react with the end groups of the two polymers to form chain extension products. The results of dynamic mechanical properties showed that the reactive compatibilization improved the compatibility between CPPC and PBS. Thermal properties showed that the glass transition temperature （T_g，CPPC） and thermal decomposition temperature （T_d5%） of the blends with incorporation of 3.5% ADR were increased by 8.1 and 28.7 ℃， respectively， compared with those of the CPPC/PBS blends. The results of rheological properties showed that the incorporation of ADR-4468 can effectively improve the storage modulus （G'）， loss modulus （G″） and complex viscosity （|η^*|） of the CPPC/PBS/ADR blends. When the mass percentage of ADR-4468 was 3.5%， the tensile strength and Young's modulus of CPPC/PBS/ADR blends were 37.7 and 723.5 MPa， respectively， which were 123% and 68% higher than those of CPPC/PBS blends. The lap shear strength of CPPC/PBS/ADR blends on stainless steel increased first and then decreased， with a maximum value of 4.83 MPa， which was 53% higher than that of CPPC/PBS blends. In addition， the CPPC/PBS/ADR （80/20/1.5） blend has good adaptability on different substrates. Therefore， the CPPC/PBS/ADR blends have good thermal stability， mechanical properties and adhesive properties， and have potential applications in the field of environmentally friendly hot melt adhesives.

Key words: Chlorinated poly（propylene carbonate）, Poly（butylene succinate）, Chain extender, Blending modification, Adhesive properties

中图分类号:

O631

毛文强, 李佳鹏, 王冬冬, 潘艳雄, 姬相玲, 姜伟. 环氧类扩链剂ADR-4468改性氯化聚丙撑碳酸酯/聚丁二酸丁二醇酯共混物的制备及其性能[J]. 应用化学, 2025, 42(2): 201-211.

Wen-Qiang MAO, Jia-Peng LI, Dong-Dong WANG, Yan-Xiong PAN, Xiang-Ling JI, Wei JIANG. Preparation and Properties of Chlorinated Poly（Propylene Carbonate）/ Poly（Butylene Succinate） Blends Modified with Epoxy Chain Extender ADR-4468[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2025, 42(2): 201-211.

图/表 13

图1 CPPC、PBS与ADR之间可能的扩链反应

Fig.1 The possible chain extension reaction among CPPC， PBS and ADR

图2 CPPC、PBS、ADR和CPPC/PBS/ADR共混物的FT-IR谱图

Fig.2 FT-IR spectra of CPPC， PBS， ADR and CPPC/PBS/ADR blends

表1 CPPC/PBS/ADR共混物的相对分子质量及其分布

Table 1 Relative molecular mass and relative molecular mass distribution of CPPC/PBS/ADR blends

CPPC/PBS/ADR	10^-4×M_n	10^-4×M_w	PDI
80/20/0	3.1	6.8	2.2
80/20/0.5	4.4	9.0	2.0
80/20/1	4.9	10.5	2.1
80/20/1.5	5.5	11.4	2.1
80/20/2.5	6.1	12.0	2.0
80/20/3.5	6.3	12.0	1.9

图3 CPPC/PBS/ADR共混物的第2次升温DSC曲线

Fig.3 DSC curves of CPPC/PBS/ADR blends in the second heating

表2 CPPC/PBS/ADR共混物的热性能数据

Table 2 Thermal properties of CPPC/PBS/ADR blends

CPPC/PBS/ADR	T_g，CPPC/℃	T_m/℃	ΔH_m/（J·g^-1）	Χ_c/%
80/20/0	24.4	111.3	20.9	52.3
80/20/0.5	29.4	112.9	18.2	45.5
80/20/1	29.1	112.8	16.6	41.5
80/20/1.5	32.2	112.1	13.2	33.0
80/20/2.5	30.7	110.6	9.0	22.5
80/20/3.5	32.5	108.5	8.2	20.5

图4 CPPC/PBS/ADR共混物的（A）TGA和（B）DTG曲线

Fig.4 （A） TGA and （B） DTG curves of CPPC/PBS/ADR blends

表3 CPPC/PBS/ADR共混物的TGA参数

Table 3 TGA parameters of CPPC/PBS/ADR blends

CPPC/PBS/ADR	T_d5%/℃	T_d10%/℃	$T_{m a x}^{1}$ /℃	$T_{m a x}^{2}$ /℃
80/20/0	227.1	250.2	268.7	409.1
80/20/0.5	236.0	263.2	274.7	406.7
80/20/1	242.8	265.9	276.9	406.9
80/20/1.5	252.0	261.9	288.3	382.8
80/20/2.5	254.4	266.1	289.7	392.6
80/20/3.5	255.8	269.0	292.9	387.5

表3 CPPC/PBS/ADR共混物的TGA参数

Table 3 TGA parameters of CPPC/PBS/ADR blends

CPPC/PBS/ADR	T_d5%/℃	T_d10%/℃	$T_{m a x}^{1}$ /℃	$T_{m a x}^{2}$ /℃
80/20/0	227.1	250.2	268.7	409.1
80/20/0.5	236.0	263.2	274.7	406.7
80/20/1	242.8	265.9	276.9	406.9
80/20/1.5	252.0	261.9	288.3	382.8
80/20/2.5	254.4	266.1	289.7	392.6
80/20/3.5	255.8	269.0	292.9	387.5

图5 CPPC/PBS/ADR共混物的损耗因子（tanδ）随温度的变化曲线

Fig.5 Curves of the tanδ against the temperature for CPPC/PBS/ADR blends

表4 CPPC/PBS/ADR共混物的DMA结果

Table 4 DMA results of CPPC/PBS/ADR blends

CPPC/PBS/ADR	T_g，CPPC/℃	T_g，PBS/℃	ΔT_g/℃
100/0/0	25.9	/	/
80/20/0	31.4	-27.8	59.2
80/20/1.5	34.5	-26.1	60.6
80/20/3.5	31.9	-17.1	49.0
0/100/0	/	-30.6	/

图6 CPPC/PBS/ADR共混物的（A）储能模量（G'）、（B）损耗模量（G″）和（C）复数黏度（|η*|）随角频率的变化

Fig.6 Variation of （A） storage modulus （G'），（B） loss modulus （G″） and （C） complex viscosity （|η*|） of CPPC/PBS/ADR blends with angular frequency

图7 CPPC/PBS/ADR共混物的应力-应变曲线

Fig.7 Stress-strain curves of CPPC/PBS/ADR blends

表5 CPPC/PBS/ADR共混物的力学性能

Table 5 Mechanical properties of CPPC/PBS/ADR blends

CPPC/PBS/ADR	Tensile strength/MPa	Young's modulus/MPa	Elongation at break/%
80/20/0	16.9±0.9	430.3±20.4	381.7±101.4
80/20/0.5	25.0±0.8	551.0±14.1	68.3±22.3
80/20/1	29.9±0.6	661.8±18.3	85.0±7.1
80/20/1.5	34.5±2.3	667.6±17.6	89.8±22.5
80/20/2.5	33.5±1.3	695.2±47.0	98.0±29.6
80/20/3.5	37.7±2.5	723.5±52.0	69.2±20.5

图8 （A） CPPC/PBS/ADR共混物对不锈钢的搭接剪切强度；（B） CPPC/PBS/ADR（80/20/1.5）共混物对不同基材的搭接剪切强度

Fig.8 （A） Lap shear strength of CPPC/PBS/ADR blends on stainless steel；（B） Lap shear strength of CPPC/PBS/ADR（80/20/1.5） blends on different substrates

参考文献 24

1	张宏博，刘焦萍，赵苏杭，等. 生物可降解塑料发展现状及展望［J］. 现代化工， 2023， 43（4）： 9-12， 17.
	ZHANG H B， LIU J P， ZHAO S H， et al. Development status and prospect of biodegradable plastics［J］. Mod Chem Ind， 2023， 43（4）： 9-12， 17.
2	MAURYA A K， DE SOUZA F M， DAWSEY T， et al. Biodegradable polymers and composites： recent development and challenges［J］. Polym Compos， 2024， 45（4）： 2896-2918.
3	SAMIR A， ASHOUR F H， HAKIM A A A， et al. Recent advances in biodegradable polymers for sustainable applications［J］. NPJ Mater Degrad， 2022， 6（1）： 68.
4	INOUE S， KOINUMA H， TSURUTA T. Copolymerization of carbon dioxide and epoxide with organometallic compounds［J］. Macromol Chem， 1969， 130（1）： 210-220.
5	JIANG G， YU L. High strength and barrier properties of biodegradable PPC/PBSA blends prepared by reaction compatibilization for promising application in packaging［J］. Macromol Mater Eng， 2021， 306（7）： 2000723.
6	亓文丽，汪子健，唐龙祥. PPC/Si-g-PCL纳米复合材料的结构与性能［J］. 高分子材料科学与工程， 2020， 36（8）： 74-80.
	QI W L， WANG Z J， TANG L X. Structure and properties of PPC/Si-g-PCL nanocomposites［J］. Polym Mater Sci Eng， 2020， 36（8）： 74-80.
7	BORA D， DUTTA H， SAHA B， et al. A review on the modification of polypropylene carbonate （PPC） using different types of blends/composites and its advanced uses［J］. Mater Today Commun， 2023， 37： 107304.
8	CUI X H， JIN J， CUI J， et al. Preparation of chlorinated poly（propylene carbonate） and its distinguished properties［J］. Chin J Polym Sci， 2017， 35（9）： 1086-1096.
9	陈彦霏，丁康，杨召杰，等. 甘油/1-丁基-3-甲基咪唑氯盐改性玉米淀粉/聚丁二酸丁二醇酯共混材料的结构与性能［J］. 高分子材料科学与工程， 2022， 38（6）： 40-45， 55.
	CHEN Y F， DING K， YANG Z J， et al. Structure and properties of glycerol/ionic liquid modified cornstarch/polybutylene succinate blends［J］. Polym Mater Sci Eng， 2022， 38（6）： 40-45， 55.
10	PLATNIEKS O， GAIDUKOVS S， KUMAR THAKUR V， et al. Bio-based poly（butylene succinate）： recent progress， challenges and future opportunities［J］. Eur Polym J， 2021， 161： 110855.
11	BARLETTA M， AVERSA C， AYYOOB M， et al. Poly（butylene succinate）（PBS）： materials， processing， and industrial applications［J］. Prog Polym Sci， 2022， 132： 101579.
12	PANG M Z， QIAO J J， JIAO J， et al. Miscibility and properties of completely biodegradable blends of poly（propylene carbonate） and poly（butylene succinate）［J］. J Appl Polym Sci， 2007， 107（5）： 2854-2860.
13	石碧茹，武浩浩，谢昊圃，等. Diels-Alder型自修复聚氨酯胶粘剂的制备及其性能［J］. 应用化学， 2023， 40（2）： 277-287.
	SHI B R， WU H H， XIE H P， et al. Preparation and properties of self-healing polyurethane adhesives with diels-alder bonds［J］. Chin J Appl Chem， 2023， 40（2）： 277-287.
14	毛帅，龚佳荣，孙文涛，等. 异佛尔酮二异氰酸酯反应增容聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯/聚乳酸生物降解阻隔膜的结构与性能［J］. 高分子材料科学与工程， 2023， 39（8）： 148-155.
	MAO S， GONG J R， SUN W T， et al. Structure and properties of biodegradable poly（butylene adipate terephthalate）/polylactic acid packaging films with isophorone diisocyanate as reactive compatibilizer［J］. Polym Mater Sci Eng， 2023， 39（8）： 148-155.
15	YAN X Y， CHEN L， TIAN H L， et al. Enhancement of the compatibility， mechanical properties， and heat resistance of poly（butylene succinate-co-terephthalate）/poly（butylene succinate） blends by the addition of chain extender and nucleating agent［J］. J Polym Res， 2023， 30（3）： 111.
16	ZHAO Y， LI Y， XIE D， et al. Effect of chain extrender on the compatibility， mechanical and gas barrier properties of poly（butylene adipate-co-terephthalate）/poly（propylene carbonate） bio-composites［J］. J Appl Polym Sci， 2021， 138（21）： 50487.
17	FANG Y G， LIN J Y， ZHANG Y C， et al. A reactive compatibilization with the compound containing four epoxy groups for polylactic acid/poly（butylene adipate-co-terephthalate）/thermoplastic starch ternary bio-composites［J］. Int J Biol Macromol， 2024， 262： 129998.
18	夏学莲，史向阳，赵海鹏，等. PLA/PBAT共混体系的反应性增容［J］. 塑料工业， 2023， 51（3）： 67-75， 89.
	XIA X L， SHI X Y， ZHAO H P， et al. Reactive compatibilization of PLA/PBAT blends［J］. China Plast Ind， 2023， 51（3）： 67-75， 89.
19	RIGOLIN T R， COSTA L C， CHINELATTO M A， et al. Chemical modification of poly（lactic acid） and its use as matrix in poly（lactic acid） poly（butylene adipate-co-terephthalate） blends［J］. Polym Test， 2017， 63： 542-549.
20	ZHU W F， WANG X J， CHEN X Y， et al. Miscibility， crystallization， and mechanical properties of poly（3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate）/poly（butylene succinate） blends［J］. J Appl Polym Sci， 2009， 114（6）： 3923-3931.
21	WANG X Y， PAN H W， JIA S L， et al. In-situ reaction compatibilization modification of poly（butylene succinate-co-terephthalate）/polylactide acid blend films by multifunctional epoxy compound［J］. Int J Biol Macromol， 2022， 213： 934-943.
22	JIA S L， WANG X Y， ZHANG Y， et al. Superior toughened biodegradable poly（L-lactic acid）-based blends with enhanced melt strength and excellent low-temperature toughness via in situ reaction compatibilization［J］. Chin J Polym Sci， 2023， 41（3）： 373-385.
23	WANG X， PENG S X， CHEN H， et al. Mechanical properties， rheological behaviors， and phase morphologies of high-toughness PLA/PBAT blends by in-situ reactive compatibilization［J］. Compos Part B-Eng， 2019， 173： 107028.
24	LI J H， CHENG H D， LI Y， et al. Effect of chain extender on the morphological， rheological and mechanical properties of biodegradable blends from PBAT and P34HB［J］. J Polym Res， 2023， 30（10）： 393.

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[1]	罗昱嵩, 王瑞. 2，2′-联噻唑-4，4′-二甲酸对聚丁二酸丁二醇酯共聚改性及其性能[J]. 应用化学, 2024, 41(11): 1565-1571.
[2]	胡宽, 江海, 黄冬, 刘畅, 张坤玉, 潘莉. 聚丁二酸丁二醇酯与氯醚弹性体协同增韧改性聚乳酸多元共混体系[J]. 应用化学, 2019, 36(9): 996-1002.
[3]	李陈浩洋, 崔西华, 姜伟, 陈斌. 氯化聚丙撑碳酸酯增容聚丙撑碳酸酯/秸秆粉复合材料的制备及性能[J]. 应用化学, 2017, 34(7): 744-748.
[4]	陈英,姜敏,孙长江,张强,付志鹏,徐蕾,周光远. 聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯/聚丁二酸丁二醇酯共混物的制备与表征[J]. 应用化学, 2015, 32(9): 1022-1027.
[5]	李国民, 李俊凤, 刘静芝, 吴庸烈. 季胺盐对共混聚酰亚胺膜气体除湿性能的影响[J]. 应用化学, 2006, 23(3): 233-237.
[6]	于逢源, 肖汉文, 喻颖, 黄世强. 氯化聚丙烯的熔融接枝改性及其粘接性能[J]. 应用化学, 2006, 23(2): 169-172.
[7]	刘慧, 刘炼, 张春庆. 新型金属-树脂间粘接性单体的合成与应用[J]. 应用化学, 2006, 23(11): 1264-1268.
[8]	曹琪, 刘朋生. 丁羟胶型聚氨酯弹性体的水解稳定性[J]. 应用化学, 2004, 21(11): 1199-1201.
[9]	黄家贤, 李春荣, 张敏, 蒋艳, 晏苏学, 黄琴华, 栗方星. 聚醚聚氨酯的光聚合及其产物的性能[J]. 应用化学, 2002, 19(1): 10-14.
[10]	孙秀武, 黄英, 余云照. 聚醚接枝聚硅氧烷共聚物改进环氧树脂表面性能的研究[J]. 应用化学, 2000, 17(4): 353-357.
[11]	邱大健, 邹从炎, 赵斌. 接枝共聚物氯化聚乙烯－苯乙烯对聚苯乙烯的共混改性[J]. 应用化学, 1995, 0(1): 34-37.