研究背景：

随着人们对生态保护和环境污染控制的日益关注，可持续和可生物降解的聚合物在过去几十年中引起了研究人员的极大关注。在这些可降解聚合物中，PBS是最具代表性的脂肪族聚酯之一，它具有优异的熔融加工性和降解性。但由于结晶度高、亲水性差、分子链上缺乏反应性官能团，普通PBS的生物降解速度较慢，限制了其应用。在前人的研究中，尽管在功能性 PBS 上做了很多工作，通过插入一些不同于丁二酸的共聚单体来提高 PBS 的亲水性和降解率，但对具有特定官能团的新型特殊 PBS 的需求却难以满足。

研究内容：

天津科技大学的Wang Meiyi研究团队采用一锅法合成了无羟基保护的聚丁二酸丁二醇酯-苹果酸丁二醇酯(P(BS-co-BM))系列可生物降解共聚酯。通过核磁共振(1H NMR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)、接触角测试仪研究了P(BS-co-BM)的结构和性质，对该共聚酯的结晶行为进行了深入的研究，并研究了该共聚酯在薄膜在南极假丝酵母酶中的酶降解性能。

主要研究结果：

1. P(BS-co-BM)共聚酯的合成（两步酯化+缩聚）示意图及具体的合成条件和分子量。

2. P(BS-co-BM)共聚酯的核磁谱图

3.共聚酯的热失重曲线

4.共聚酯的DSC曲线（a）1st 加热 （b）冷却 （c）2nd 加热和热性能数据

5. P(BS-co-BM)在5到15℃/min的各种冷却速率下的相对结晶度与结晶时间的关系

6. P (BS-co-BM) 共聚物的初结晶阶段的 ln[-ln(1-Xt)] 与 lnt 的图

7.在 85 ℃下等温处理 3 小时的共聚物的 POM 照片

8. 降解30天后PBS和P(BS-co-BM)薄膜的SEM

研究结论：

以苹果酸为共聚单体，钛酸丁酯为催化剂，通过准确控制反应温度和熔融缩聚的终点，合成了带有侧链羟基的全生物基P（BS-co-BM）共聚酯。研究了 P (BS-co-BM) 的热稳定性、结晶和熔融行为。P(BS-co-BM)的玻璃化转变温度(Tg)随着苹果酸单元含量的增加而升高，而结晶温度和熔点温度(Tm)降低。POM也验证了共聚酯的结晶性能，表明PBS的晶体形态变化不大。采用Jeziorny法研究了P(BS-co-BM)的非等温结晶动力学，随着苹果酸含量的增加，Avrami指数n值增大。Zc值（修整的结晶速率）随着 PBS 和 P (BS-co-BM) 冷却速度的增加而增加，而半结晶时间 t1/2 显着降低。接触角和酶降解试验表明，引入的苹果酸单元提高了聚合物的亲水性，抵消了 PBS 的高疏水性对降解的影响。随着苹果酸丁二醇酯含量的增加，酶降解率逐渐增加。P（BS-co-BM）将用作环保材料。

参考文献：

Thermal properties and enzymatic degradation of PBS copolyesters containing DL-malic acid units

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045653521000138

DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.129543