基于生物的和可生物降解的聚合物的汉森可溶性参数通过实验确定

科学领域:

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• 绿色化学 绿色化学

背景情况:

• 生物基和可生物降解的聚烯对于可持续材料至关重要.
• 准确的汉森溶解度参数 (HSP) 对于预测聚合物可混合性和可塑剂兼容性至关重要.
• 传统的HSP确定方法可能耗时且复杂.

研究的目的:

• 通过使用一种改进的方法,实验确定15种商业上相关的生物基和可生物降解聚合物的HSP.
• 用HSP预测来评估两种增塑剂的混合性,一种新型的基于素的增塑剂 (EP) 和一种常规的增塑剂 (DA),其中包括PHB-co-HHx和PLA.
• 为了将HSP预测与可塑化剂兼容性和相位分离的实验观测相关联.

主要方法:

• 采用了经典溶解性研究的新方法,通过质量差量测量聚合物薄膜的膨胀,以确定正常化溶剂吸收.
• 汉森溶解度参数 (HSP) 使用规范化溶剂吸收数据和HSPiP软件进行计算.
• 使用聚合物和可塑剂之间的相对能量差异 (RED) 来进行混合性预测.
• 用微分扫描热量计 (DSC) 来分析玻璃过渡温度 (Tg) 低压和偏振光学显微镜 (POM) 来进行相位分离,分析了塑化聚合物样本.

主要成果:

• 对于所有15种聚烯,都获得了准确的HSP值.
• 对于PHB-co-HHx和PLA的基于素的增塑剂 (EP),HSP预测显示了良好的可混合性 (RED < 0.4).
• 在HSP的预测中,二二甲基酸盐 (DA) 的混合性很差 (RED>0.7).
• 实验分析证实了EP的优越兼容性,显示线性Tg压力高达50%的负载和最小的相位分离.
• 在低度 (2.5-5%) 时,DA 显示出超过 10% 的负载和相隔的最小 Tg 抑制.

结论:

• 新的HSP确定方法为生物基聚烯提供了准确的参数.
• 高粉是可靠的预测塑化剂混合性和可生物降解聚合物的兼容性.
• 基于素的可塑化剂 (EP) 显示出良好的兼容性,使其成为 DA.等常规可塑化剂的有希望的可持续替代品.