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Polymers (Basel).2019 Sep;11(9). E1467. doi: 10.3390/polym11091467.Epub 2019-09-08.

熱可塑性ネットワークを有するポリ(プロピレンカーボネート)の強化。CO/PO共重合における無水マレイン酸オリゴマーの架橋役割

Enhanced Poly(propylene carbonate) with Thermoplastic Networks: A Cross-Linking Role of Maleic Anhydride Oligomer in CO/PO Copolymerization.

  • Lijun Gao
  • Meiying Huang
  • Qifeng Wu
  • Xiaodan Wan
  • Xiaodi Chen
  • Xinxin Wei
  • Wenjing Yang
  • Rule Deng
  • Lingyun Wang
  • Jiuying Feng
PMID: 31500360 PMCID: PMC6780336. DOI: 10.3390/polym11091467.

抄録

架橋は、COとプロピレンオキサイド(PO)からの生分解性ポリ(プロピレンカーボネート)(PPC)を強化するための有効な方法である。架橋されたPPCは、COとPOを用いた多官能第三モノマーの一段階のターポリマー化によって調製することができる。しかし、そのような第三モノマーはほとんど存在しない。無水マレイン酸オリゴマー(MAO)の各分子には、2個以上の環状無水物基が含まれている。ここでは、グルタル酸亜鉛を触媒とするCO/PO共重合において、少量のMAO(POの0.625〜5wt%)を添加することで、架橋ネットワークを有するPPCを合成するために使用します。調製した共重合体におけるネットワークの形成は、共重合体中のゲルの存在をフーリエ変換赤外分光法(FT-IR)、H NMRを併用して確認し、機械的特性が改善されたことを確認した。その結果、5%重量損失劣化温度は289.8℃まで、最大重量損失劣化温度は308.8℃まで大幅に上昇し、PPCと比較して著しく高い値を示した。また、共重合体の永久変形の最小値は0に近く、PPCの永久変形は173%である。また,共重合体の最大引張強さはPPCよりも25.5MPa高く38.4MPaに達し,破断伸度は25%でありながらもある程度の靭性を有している。以上のことから、PPC鎖に挿入されたMAOが架橋の役割を果たし、熱安定性、寸法安定性、機械的強度を総合的に向上させていることが明らかになった。

Cross-linking is an effective way to enhance biodegradable poly(propylene carbonate) (PPC) from CO and propylene oxide (PO). Cross-linked PPC can be prepared by one-step terpolymerization of multifunctional third monomers with CO and PO. However, few such third monomers are available. Each molecule of maleic anhydride oligomer (MAO) contains more than two cyclic anhydride groups. Here, we use it to synthesize PPC with cross-linked networks by adding a small quantity of MAO (0.625-5 wt% of PO) in CO/PO copolymerization that was catalyzed by zinc glutarate. The formation of networks in the prepared copolymers was confirmed by the presence of gel in copolymers combined Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), H NMR, and the improved mechanical properties. The 5% weight-loss degradation temperatures and maximum weight-loss degradation temperatures greatly increase up to 289.8 °C and 308.8 °C, respectively, which are remarkably high when compared to those of PPC. The minimum permanent deformation of the copolymers closes to 0, while that of PPC is 173%. The maximum tensile strength of the copolymers is 25.5 MPa higher than that of PPC, reaching 38.4 MPa, and it still has some toughness with the elongation at break of 25%. The above phenomena indicate that MAO that was inserted in PPC chains play a cross-linking role, which results in enhanced thermal stability, dimensional stability, and mechanical strength, comprehensively.