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材料与应用 杨高峰·UPR/COPERM 复合材料的合成及力学性能研究
位于 (4.0~4.5)×10 -6 处的亚甲基峰逐渐增强，反映出
醇解过程的逐步进行。以 0.9×10 -6 处的亚甲基峰作为
参考，可以算出马来酸酐 C=C、富马酸 C=C 和未反
应 MA 上 C=C 结构上的氢原子数目，分别为 14.81、
0.87、1.16，对应于马来 C=C 双键数目为 7.41、0.44
和 0.58 [19~20] 。因此，该 COPERMA 产物的马来 C=C
官能度 为 (7.41+0.44)/3=2.62。该官 能度值与其 他工
作所报道的油基大分子单体相比，官能度较高。
图 4 ESI-MS 图
间可以看出，改性后的树脂适用于液态成型。此外，
加入 COPERMA 后，树脂的线性收缩率有所下降。
图 6 为 UPR 和 UPR / COPERMA 固化物的 TGA
和 DTG 曲线图。可以看出，所有的生物基材料在低
于 150℃是均比较稳定，高于该温度则显示了三阶段
的热降解过程。第一阶段降解约在 150~320℃，对应
于未反应油脂成分的挥发或分解。第二个阶段温度在
320~450℃，此阶段最为迅速，对应于交联结构的降
解和碳化，而最后阶段 (>450℃ ) 则对应于炭化后残渣
的逐步降解。表 1 总结了这些生物基塑料的热性能数
据，其中包括 10% 和 50% 失重处的温度 (T 10 和 T 50 )、
最大失重速率处的温度 (T p )。可见，随着 COPERMA
图 3 核磁图
树脂含量的增加，T 10 降低而 T 50 、T p 几乎不变。T 10
COPER 和 COPERMA 的 ESI-MS 谱图见图 4。 的降低主要归因于 COPERMA 的耐热性较低。然而，
由图 4 可以分析出其包含的可能分子结构，见图 5 所 当 0~15%(重量)的 UPR 被 COPERMA 树脂替换时，
示。COPER 的结构中包含 MS (ESI) m/z:415.2 [M 1 - T 10 的减少微乎其微。因此，改性后的生物基 UPR 与
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H] ，371.2[M 2 -H] ，说明其中包含了季戊四醇单酯和 纯 UPR 相比，热稳定性稍差。
单甘酯成分。COPERMA 产物的结构中包含 MS (ESI) DMA 常被用来分析材料的热机械性能，如图 7
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m/z: 513.1[M 3 -H] ，469.1[M 4 -H] , 611.1[M 5 -H] ， 所示。可以看出，35 ℃下 UPR/COPERMA5 和 UPR/
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567.1[M 6 -H] ，665.1[M 7 -H] ，807.1[M 8 -H] ， 说 COPERMA10 的储存模量值均高于纯 UPR 的， 而
明其中包含着多种马来酸半酯结构。其中 665.1 和 UPR/COPERMA15 和 UPR/COPERMA20 则 低于纯
807.1 两峰的强度较高，说明 COPER 产物的马来酸酐 UPR。其中，UPR/COPERMA5 的增幅最高，达 17.6%。
化比较完全，且马来 C=C 官能度较高。 另一方面，高温处 (120℃)的 UPR/ COPERMA 树脂
2.2 固化 UPR/ COPERMA 树脂的性能 则有所提高。基于橡胶弹性动力学理论，共聚物交联
所得 UPR 和 UPR/COPERMA 树脂的物理性能列 密度 (ν e ) 可由下式来确定 ：
于表 1 中。 从 UPR/COPERMA 树脂的黏度和凝胶时
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