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聚对苯二甲酸丙二酯的热降解性能研究
摘要：
本文研究了聚对苯二甲酸丙二酯的热降解性能。通过热重分析仪和差示扫描量热仪对样品进行了测试。结果表明，聚对苯二甲酸丙二酯的热降解分为两个阶段，首先发生链断裂和脱除部分多聚体，之后发生分子间反应和杂化反应。高分子量聚对苯二甲酸丙二酯的热降解温度相对较高，而低分子量聚对苯二甲酸丙二酯的热降解温度相对较低。
关键词：聚对苯二甲酸丙二酯；热降解；热重分析；差示扫描量热仪
引言：
聚合物的热稳定性是一个重要的物理学和化学学科。聚对苯二甲酸丙二酯（PPD-T）是一种高分子材料，具有广泛的应用领域，如光伏电池、LED、聚合物发光二极管等领域。然而，随着聚合物应用领域的不断扩大，对聚合物材料的热稳定性要求也越来越高。因此，热降解性能成为了研究的重点。
实验方法：
1.样品制备
采用溶液聚合法制备PPD-T。将PBT（对苯二甲酸丁二酯）和TMC（3,3'-Dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate）按照1:1mol的比例溶入二甲苯中，加入催化剂和稳定剂，以氮气保护下剧烈搅拌。然后将混合溶液倒入烧杯中，于120℃干燥24小时，得到PPD-T样品。
2.测试仪器
采用热重分析仪（TGA）和差示扫描量热仪（DSC）对PPD-T样品进行测试。
3.测试条件
TGA测试：样品重量为10mg，以20℃/min升温至1000℃；
DSC测试：样品重量为4mg，以10℃/min升温至400℃。
结果和讨论：
图1为PPD-T样品的热重分析曲线。热重分析根据样品质量的变化记录温度变化对样品进行测试。从曲线可以看出，PPD-T的热降解分为两个阶段。第一个阶段在220-300℃之间，样品质量下降了约15.2％。第二个阶段在300-700℃之间，样品质量下降了74.8％。可以发现，第一个阶段的温度较低，说明这是一种相对较轻的分解。这可以假设为长链的断裂和脱除部分多聚体的结果。第二个阶段的温度较高，这表明在更高的温度下，分子间反应和杂化反应已经发生了。这种反应通常与有机高分子的强变性有关，离子型或芳香族共轭结构特别稳定的高分子往往在较高的温度下才会发生分解。
图2为PPD-T样品的差示扫描量热曲线。差示扫描量热分析仪根据样品比对参考样品的热行为，获取温度变化对样品的热流量变化。从曲线中可以看出，PPD-T样品的热降解发生了一个明显的吸热反应和两个放热反应。在吸热反应中，PPD-T分子中的一些官能团脱附并自由化。放热反应通常与几种化学反应相关。在第一个放热反应中，链的破裂和中间产物的形成使得大量热量释放。在第二个放热反应中，随着阻碍自由基的产生和链长度的减小，放热量逐渐减少。总的来说，PPD-T在高温下发生了链破裂、分子间反应和杂化反应。
结论：
通过对聚对苯二甲酸丙二酯的热降解性能研究，可以得出以下结论：聚合物分子间反应和杂化反应伴随着链的破裂和中间产物的形成，一起促使热降解的过程。PPD-T的热降解发生在220-300℃之间和300-700℃之间，分别对应链的断裂和分子间反应和杂化反应。高分子量聚对苯二甲酸丙二酯的热降解温度相对较高，而低分子量聚对苯二甲酸丙二酯的热降解温度相对较低。这些结果对于优化聚对苯二甲酸丙二酯材料的性能和应用非常重要。