脂肪族聚碳酸酯无规共聚物的结构设计及类质同晶的研究

Recently, aliphatic polycarbonates (APC), as an important class of biodegradable polymers, have attracted significant interest for their favorable biodegradability, biocompatibility and low toxicity. This proposal is to design and synthesize poly(butylene carbonate) (PBC) based random copolymers with high melting temperature (Tm) and fast crystallization rate, based on the isomorphism phenomenon in random copolymers, especially in the aliphatic polyester random copolymers. Three research contents will be followed: a) designing and synthesizing PBC based random copolymers with high Tm and fast crystallization rate by adjusting the chemical structure and content of comonomer; b) researching the isomorphism behaviors of series APC based random copolymers with different structure, and discussing the isomorphism formation mechanism; c) researching the relationships between chemical structure, solid-state structures, thermal properties, mechanical properties, and biodegradability. A successful conclusion to this project would enrich and deepen the understanding of the isomorphism in random copolymers, and provide the theoretical basis for manipulating the physical properties of APC based polymers.

近年来，脂肪族聚碳酸酯（APC）由于其良好的生物降解性、生物相容性和低毒性，受到人们的广泛关注，成为重要的可生物降解高分子材料之一。本课题将针对聚碳酸丁二酯（PBC）熔点低、结晶速度慢等问题，基于无规共聚物，特别是脂肪族聚酯无规共聚物中类质同晶现象的考虑，设计合成熔点高、结晶速度快的PBC无规共聚物。通过调节共聚结构单元的种类和含量，优化共聚物的热性能、结晶性能、力学性能和生物降解性能等；研究不同结构APC的无规共聚物中类质同晶行为规律，阐明APC无规共聚物中类质同晶的形成机制；阐明PBC无规共聚物的化学结构、固态结构、热性能、力学性能、生物降解性能等之间的关系，并进一步优化共聚物的结构与性能。本项目的研究结果将进一步丰富和深化对无规共聚物中类质同晶的认识，为改进脂肪族聚碳酸酯材料的性能提供一种新方法，为拓宽该类材料的应用范围奠定基础。

脂肪族聚碳酸酯（APCs）是一种重要的可生物降解材料。在APCs中，聚碳酸丁二酯（PBC）和聚碳酸己二酯（PHC）的综合性能优异，具有良好的工业化应用前景。但是PBC和PHC熔点较低，结晶速率慢，限制了它们的应用，因此需要对其进行改性研究。本项目以改性脂肪族聚碳酸酯为出发点，以碳酸二甲酯（DMC）和脂肪族二元醇为原料，通过无规共聚的方法，在聚碳酸酯主链上引入不同的基团对其进行改性，制备了聚（碳酸丁二酯-co-碳酸癸二酯）（PBDC）无规共聚物、聚（碳酸丁二酯-co-对苯二甲酸丁二酯）（PBCT）无规共聚物、聚（碳酸己二酯-co-氨基甲酸己二酯）（PHCU）共聚物以及聚醚型聚氨酯（PEU），并对聚合物的热性能，类质同晶现象以及力学性能与其序列结构之间的关系进行探索，为脂肪族聚碳酸酯的改性研究提供了理论依据。