温度和封端剂MA对PPC分子量的影响

白俊清

（内蒙古蒙西高新技术〈集团〉有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 016014）

聚碳酸亚丙酯[Poly(propylene Carbonate)PPC]是由CO2和环氧丙烷在催化剂作用下聚合而成的脂肪族聚碳酸酯[1-2]。数均分子量在一万以上的PPC可用于制备连续薄膜，这类薄膜除了保持全生物降解性能之外，还具有较好的透明性和很低的氧气透过率，在食品保鲜盒、药品包装等方面有很大的应用价值[3]。内蒙古蒙西高新技术集团公司与中国科学院长春应用化学研究所合作在国际上率先建立了年产3000吨的生产线。

按目前的催化体系和生产工艺，最后的纯PPC产品是白色粉末状聚合物[2]，开发下游制品如吹膜、吸塑等需要对PPC进行热加工。但PPC加工热稳定性较差，在高温条件下，很容易产生大分子主链的断裂及从端基开始的解拉链式降解。赖明芳等在热加工过程中用马来酸酐（Maleic Anhdride MA）对 PPC 进行封端（PPC：MA=99：1），使 PPC 的分子量不降低。MA是一种有机酸酐，加量较多时在高温下对加工设备有腐蚀作用，加量较少时对PPC起不到封端作用，因此在加工温度下找出最佳的MA加入量。同时加工温度对纯PPC分子量的影响未见报道。本研究为温度和封端剂（MA）对PPC分子量的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料

纯PPC粉料 内蒙古蒙西高新技术集团公司；

MA 上海长风化工厂

1.2 主要设备及仪器

高速混合机SHR-10A张家港华明机械有限公司

同向高速排气式双螺杆挤出机TE-50江苏科亚化工有限公司

1.3 样品制备

E—50双螺杆挤出机有四个加热区和模头，温度设置三组：

对纯PPC粉料分别用双螺杆挤出机在此三组温度下挤出造粒，得到三个样品：分别为PA、PB、PC。

用PPC：MA=99.5：0.5料，首先在高速混合机中混合均匀，然后在此三组温度下挤出造粒，得到三个样品：分别为PM1-A、PM1-B、PM1-C。

用PPC：MA=99：1料，首先在高速混合机中混合均匀，然后在此三组温度下挤出造粒，得到三个样品：分别为PM2-A、PM2-B、PM2-C。

用PPC：MA=98.5：1.5料，首先在高速混合机中混合均匀，然后在此三组温度下挤出造粒，得到三个样品：分别为PM3-A、PM3-B、PM3-C。

用PPC：MA=98：2料，首先在高速混合机中混合均匀，然后在此三组温度下挤出造粒，得到三个样品：分别为PM4-A、PM4-B、PM4-C。

1.4 分子量的测试

选择苯作为溶剂，使用乌氏（Ubbelhode）黏度计分别测量纯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 结果与讨论

2.1 加工温度对纯PPC分子量的影响

由于温度在120℃以下时，对PPC难加工，而在165℃以上无法造粒。因此本研究选择加工温度为120℃～165℃。

纯PPC料在不同温度下加工后粘均分子量（Mη）如表1所示。

表1 不同温度下纯PPC热加工后的Mη

未热加工前纯PPC粉料的粘均分子量（Mη）72000。由表1可知，加工后纯PPC粉料的平均分子量有很大的降低；温度越高，降低的越多，加工温度在145℃以上时，Mη降低为原来的一半还多，说明纯PPC对加工温度非常敏感。因此在适宜的加工范围内，应选择较低的加工温度。

2.2 加入封端剂MA对PPC分子量的影响

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

表2 不同温度下加入不同比例MA的PPC加工后的Mη

从表2的数据可以看出，加入少量的MA对PPC的封端作用就很明显；在相同温度加工条件下，MA加入的量越多，对PPC的封端作用就越强；但MA加入的量大于1：99时，增大MA的加入量，对PPC的封端作用没有明显的提高。因此MA的适宜加入量不是越多越好，以不超过1：99为宜。但Mη最大是PM3—A，这可能是与Mη测试的误差有关

从表2的数据还可以看出，在加入的MA量相同的情况下，温度越高，Mη降低的越明显，说明在高温的情况下，虽然加入了MA，但仍有部分PPC分解了，因此加工温度对PPC的分子量影响更为显著。因此即使在加入适量的MA的情况下，也应选择较低的加工温度。

3 结论

（1）纯PPC对加工温度非常敏感，温度越高，Mη降低的越多。

（2）少量的MA对PPC的封端作用就很明显；在相同温度加工条件下，MA加入的量越多，对PPC的封端作用就越强。MA的适宜加入量以不超过1：99为宜。

（3）加入的MA量相同的情况下，温度越高，Mη降低的越明显，因此温度对PPC的分子量影响更为显著。

（4）在PPC加工过程中，应加入适量的MA和选择较低的加工温度。

［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］赵晓江,刘宾元,王献红,等.高分子量脂肪族聚碳酸酯的制备方法:中国,98125655.4[P].1998-12-24.

［3］周坚,陶友华,王献红,等.二氧化碳-环氧丙烷共聚物的链结构控制[J].高分子学报,2007(10):913-917.