一种表征可降解聚合物降解程度的方法技术

本发明专利技术公开了一种表征可降解聚合物降解程度的方法，包括步骤：（1）将可降解聚合物标准样品采用螺杆挤出机熔融挤出，重复进行多次熔融挤出加工，选取至少3组熔融挤出次数不同的样品，测试各组样品的重均分子量和熔融焓；以重均分子量为横坐标、熔融焓为纵坐标，进行线性拟合得到熔融焓

【技术实现步骤摘要】
一种表征可降解聚合物降解程度的方法


[0001]本专利技术涉及可降解材料
，具体涉及一种表征可降解聚合物降解程度的方法。

技术介绍

[0002]自2020年我国提出“双碳”目标以来，可降解塑料加工应用呈爆发式增长，我国的可降解塑料产能预计超过1200万吨，目前，主要的可降解塑料都是脂肪族聚酯或脂肪族
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芳香族共聚酯，在其中以聚（己二酸
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对苯二酸）丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为典型代表。可降解塑料在加工过程中，酯基会由于受到热、力的共同作用而发生一定程度的降解，导致制品的力学性能下降、加工成型性减弱、制品的使用寿命远低于预期等问题；而且在后续的存放或使用过程中，环境湿度、温度等变化也容易导致出现明显的降解。因此，研究可降解塑料的降解行为具有重要的科学和工程意义。
[0003]高分子聚合物降解后，其分子结构发生改变或产生交联，分子量下降，通过测定其分子量变化，可以表征可降解塑料的降解程度。现有技术中，使用凝胶渗透色谱（GPC）测试分子量是一种较为准确的研究聚合物降解行为的方法，但从测试的方便性和测试的普适性上来说，该方法较为复杂，获得结果的测试时间长，而且对于通过共混填料改性塑料而言，填料的存在导致GPC测试变得困难。可见，亟需开发一种简便快捷的测试可降解聚合物分子量的方法，从而能够快速判断可降解聚合物的降解程度。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种简便快捷表征可降解聚合物降解程度的方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种表征可降解聚合物降解程度的方法，包括以下步骤：（1）标定熔融焓
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重均分子量标准曲线：将可降解聚合物标准样品采用螺杆挤出机熔融挤出，重复进行多次熔融挤出加工，选取至少3组熔融挤出次数不同的样品，测试各组样品的重均分子量和熔融焓；以重均分子量为横坐标、熔融焓为纵坐标，依据最小二乘法进行线性拟合，得到熔融焓
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重均分子量标准曲线，要求其相关系数R2≥0.99；其中，所述重均分子量采用凝胶渗透色谱法测得；所述熔融焓采用差示扫描量热法测得；（2）待测试样降解程度的确定：采用差示扫描量热法测得可降解聚合物待测试样或可降解聚合物组合物待测试样的熔融焓，将测得的熔融焓数值代入熔融焓
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重均分子量标准曲线计算得到待测试样的重均分子量，从而确定待测试样的降解程度；其中，所述的标准样品与待测试样或待测试样的基体树脂为相同种类的可降解聚合物。
[0006]作为优选的一种实施方式，在步骤（1）标定熔融焓
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重均分子量标准曲线时，选取3组熔融挤出次数不同的样品，分别为经过1次、5次、10次熔融挤出加工的样品，测试各组样
品的重均分子量和熔融焓；以重均分子量为横坐标、熔融焓为纵坐标，依据最小二乘法进行线性拟合，得到熔融焓
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重均分子量标准曲线，要求其相关系数R2≥0.99。
[0007]作为更优选的一种实施方式，在步骤（1）标定熔融焓
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重均分子量标准曲线时，选取6组熔融挤出次数不同的样品，分别为经过1次、2次、3次、4次、5次、10次熔融挤出加工的样品，测试各组样品的重均分子量和熔融焓；以重均分子量为横坐标、熔融焓为纵坐标，依据最小二乘法进行线性拟合，得到熔融焓
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重均分子量标准曲线，要求其相关系数R2≥0.99。
[0008]所述步骤（1）中每组样品的重均分子量分别测试3次，取3次测得的重均分子量的平均值；所述步骤（1）中每组样品的熔融焓分别测试3次，取3次测得的熔融焓的平均值，3次测试得到的熔融焓要求误差在
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0.05~0.05 J/g范围内。
[0009]本专利技术所述的可降解聚合物包括聚（己二酸
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对苯二酸）丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）或聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。
[0010]所述的标准样品与待测试样或待测试样的基体树脂在降解前的相同条件下的熔融指数差值为
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3~3 g/10min。
[0011]所述步骤（1）中重均分子量的测试方法参照标准《GB/T 21863
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2008凝胶渗透色谱法》，根据可降解聚合物的种类选择合适的流动相。
[0012]所述熔融焓的测试方法参照标准《GB/T 22232
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2008化学物质的热稳定性测定 差示扫描量热法》，测试样品的质量为8
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10mg。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术经研究发现，通过测试熔融焓可以间接的表征可降解聚合物在不同降解程度时的分子量变化，本专利技术将可降解树脂经过多次剪切，模拟高填料或硬质填料情况下填料对塑料加工降解的加速效应，通过测定不同降解程度的树脂的熔融焓和重均分子量，拟合得到熔融焓
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重均分子量标准曲线，即可描述可降解聚合物在不同加工条件、停放条件下的降解行为，为产品加工、性能预测、产品稳定性等产品信息提供支撑。
[0014]本专利技术通过标定熔融焓
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重均分子量标准曲线，采用差示扫描量热法测得熔融焓，利用标准曲线计算分子量，即可确定待测试样的降解程度，该方法简单方便，操作容易，设备成本低廉，是一种简便易行的可降解聚合物降解程度表征方法。
[0015]本专利技术方法同样适用于含有填料、增塑剂等助剂的可降解聚合物组合物。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0017]本专利技术实施例中熔融焓的测试方法参照标准《GB/T 22232
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2008化学物质的热稳定性测定 差示扫描量热法》。
[0018]本专利技术实施例中重均分子量的测试方法参照标准《GB/T 21863
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2008凝胶渗透色谱法》。
[0019]本专利技术实施例中的熔融焓
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重均分子量标准曲线均采用软件Origin进行线性拟
合。
[0020]实施例1：（1）标定熔融焓
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重均分子量标准曲线：选用PBAT树脂1（牌号A400，在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为4.5g/10min）作为标准样品，采用双螺杆挤出机熔融挤出，重复进行多次熔融挤出加工，选取6组熔融挤出次数不同的样品，分别为经过1次、2次、3次、4次、5次、10次熔融挤出加工的样品，测得各组样品的重均分子量分别为95864g/mol、91100g/mol、79000g/mol、67010g/mol、54555g/mol和36783g/mol，测得各组样品的熔融焓分别为8.31J/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表征可降解聚合物降解程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）标定熔融焓
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重均分子量标准曲线：将可降解聚合物标准样品采用螺杆挤出机熔融挤出，重复进行多次熔融挤出加工，选取至少3组熔融挤出次数不同的样品，测试各组样品的重均分子量和熔融焓；以重均分子量为横坐标、熔融焓为纵坐标，依据最小二乘法进行线性拟合，得到熔融焓
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重均分子量标准曲线，要求其相关系数R2≥0.99；其中，所述重均分子量采用凝胶渗透色谱法测得；所述熔融焓采用差示扫描量热法测得；（2）待测试样降解程度的确定：采用差示扫描量热法测得可降解聚合物待测试样或可降解聚合物组合物待测试样的熔融焓，将测得的熔融焓数值代入熔融焓
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重均分子量标准曲线计算得到待测试样的重均分子量，从而确定待测试样的降解程度；其中，所述的标准样品与待测试样或待测试样的基体树脂为相同种类的可降解聚合物。2.根据权利要求1所述的一种表征可降解聚合物降解程度的方法，其特征在于，在步骤（1）标定熔融焓
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重均分子量标准曲线时，选取3组熔融挤出次数不同的样品，分别为经过1次、5次、10次熔融挤出加工的样品，测试各组样品的重均分子量和熔融焓；以重均分子量为横坐标、熔融焓为纵坐标，依据最小二乘法进行线性拟合，得到熔融焓
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重均分子量标准曲线，要求其相关系数R2≥0.99。3.根据权利要求1所述的一种表征可降解聚合物降解程度的方法，其特征在于，在步骤（1）标定熔融焓
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重均分子量标准曲线时，选取6组熔融挤出次数不同的样品，分别为经过1次、2次、3次、4次、5次、10次熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷彩红，徐睿杰，陈大华，
申请(专利权)人：合聚高分子材料科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：