基于苯并三氮唑的多酰胺衍生物对聚乳酸结晶成核效应研究

Poly(L-lactic acid)（PLLA）is a kind of biodegradable material which is derived from renewable plant resources. It can be applied in automobile, electronics agriculture, food packing and medicine. However, PLLA has many defects including slow crystallization rate, low crystalline degree and low-heating which affect the development of PLLA industry.This project is based on these defects, multiamide derivatives based on 1H-Benzotriazole with activity center, rigid structure of benzene, high electronic density and melting point is synthesized to improve the crystallization rate of PLLA, and PLLA with fast crystallization rate, high crystalline degree and good mechanical properties is preparated by optimization of process. The influence of the multiamide derivatives based on 1H-Benzotriazole uncleating agents to the crystallization behavior, melting behavior and mechanical properties of PLLA were investigated in detail, and the interaction between PLLA and multiamide derivatives based on 1H-Benzotriazole was simulated using molecular dynamics.The nucleation mechanism between PLLA and multiamide derivatives based on 1H-Benzotriazole are also studied by experimental method to develop more efficiency nucleating agents. This project to promoting the development of PLLA and new environmental friendly materials is of great importance both in scientific research and practical appliance.

聚乳酸是一种以可再生植物资源为原料经化学合成得到的生物可降解高分子材料，在汽车、电子、农业、食品包装和医药等领域有着广阔的应用前景。但成型周期长、结晶速率慢是制约聚乳酸产业发展的瓶颈性问题，本项目正是针对聚乳酸结晶速率慢的缺陷，设计并合成具有活性中心、刚性结构、分子电子密度大、熔点高的苯并三氮唑多酰胺衍生物作为聚乳酸结晶成核剂，在优化配方基础上，得到结晶速率快、结晶度高和力学性能优良的聚乳酸改性材料。详细研究苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸结晶行为、熔融行为和力学性能的影响规律，以及通过苯并三氮唑多酰胺衍生物与聚乳酸相互作用的分子动力学模拟，揭示苯并三氮唑多酰胺衍生物与聚乳酸间的相互作用，并借助检测手段进一步阐明苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸的结晶成核机理，为开发聚乳酸高效有机成核剂提供理论参考。本课题对促进我国聚乳酸产业发展，推广环境友好型高分子材料具有重要的理论和实际价值。

聚乳酸作为生物可降解高分子材料可替代石油基高分子材料成为防治“白色污染”重要的始端控制技术。但左旋丙交酯含量低导致的结晶速率慢、耐热性差是制约聚乳酸产业发展的重要瓶颈。因此，设计新型成核剂以提升聚乳酸结晶速率就具有极为重要的价值。. 本课题设计合成具有活性中心、刚性结构、电子密度大的苯并三氮唑多酰胺衍生物作为聚乳酸的有机成核剂，采用熔融共混技术制备苯并三氮唑多酰胺衍生物改性聚乳酸材料，考察苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸非等温结晶行为、等温结晶行为、熔融行为的影响。最后探讨苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸的成核机制。.苯并三氮唑多酰胺衍生物的合成。以苯并三氮唑为原料，经多步反应合成八种不同结构的苯并三氮唑多酰胺衍生物，采用核磁、红外对其进行结构表征，并获取其最佳制备工艺以及相关的理化性质。. 苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸的结晶成核作用。非等温结晶显示苯并三氮唑多酰胺衍生物可使聚乳酸的降温结晶峰向高温移动，且峰变窄，表明苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸具有显著的异相成核作用。等温结晶测试显示苯并三氮唑多酰胺衍生物能显著缩短聚乳酸的半结晶时间，如添加0.5%的均苯三酸三苯并三氮唑乙酰肼在105℃可使聚乳酸的半结晶时间从49.9 min 缩短到1.1 min；而基于本课题衍生出的芳香族多酸烷基二酰肼可使聚乳酸的半结晶时间缩短到24.4 s。. 苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸熔融行为的影响。苯并三氮唑多酰胺衍生物改性聚乳酸材料在不同条件下的熔融行为进一步证实了苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸的结晶加速效应，其熔融双峰遵循熔融-再结晶机理。. 苯并三氮唑多酰胺衍生物对聚乳酸成核机制。前线轨道能量计算暗示聚乳酸与苯并三氮唑多酰胺衍生物容易形成分子间的相互作用；热分解温度的升高、羰基的裂分以及分子动力学平衡态下的氢键进一步揭示了分子间的相互作用。. 本课题不仅获得快速结晶的聚乳酸材料，而且对促进聚乳酸成核剂开发，推广环境友好型高分子材料都具有重要价值。