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测试与分析 高俊·环保增塑剂 TBC 的合成以及其对环保体系 PLA/PCL 影响
型，上海东玺制冷仪器设备有限公司 ；分析天平 ：
AL204 型，梅特勒 - 托利多仪器 ；循环水式真空泵 ：
SHZ-D 型，巩义市予华仪器有限责任公司 ；混炼机 ：
SY-6215-A 型，东莞市世研精密仪器有限公司 ；双
螺杆挤压造粒机 ： ZLJ 型，江苏互帮干燥设备有限公
司 ；傅立叶变换红外光谱分析仪 ： Nicolet Avatar 370
型，美国 Thermo Scientific ；核磁共振仪 ： Varian
Inovia 500NB 型，美国 Varian ；差示扫描量热仪 ：
Netzsch-204 F1 型，德国 Netzsch。
1.3 合成与制备工艺
（1）增塑剂 TBC 的合成
C 6 H 8 O 7 + 3C 4 H 10 O→C 18 H 32 O 7 + 3H 2 O↑
将反应原料柠檬酸和正丁醇按照物质量之比 1:4.5
加入 500 mL 三口烧瓶中，同时加入质量为反应原料
总质量的 1.5% 的对甲苯磺酸以及 10 mL 甲苯，通入
氩气 20 min 排尽装置内空气后开始加热，恒温 130℃
下反应 5 h，而后 120℃条件下抽真空 -0.095 MPa，
除去装置中未反应的醇 [8] 。经质量分数为 5% 的碳酸
氢钠溶液中和后，过滤，水洗，用分液漏斗分层，减
压蒸馏脱水，可得到无色油状液体即为 TBC。
（2）TBC/PLA/PCL 共混物的制备
表 1 共混物的组成
Sample code TBC/g PLA/g
a 0 100
b 0 80
c 10 80
将 PLA 和 PCL 放入 60℃真空干燥箱中干燥 24 h，
而后按照一定的比例加入到混炼机中，温度 160 ℃，
混炼 30 min，挤出机造粒，得到样品 a、b 和 c。
1.4 性能测试
1H-NMR 分析 ：共振频率 600 MHz，环境温度
25℃，内标物为四甲基硅烷（TMS）。
FI-IR 分析 ：将试样与 KBr 粉末混合均匀后制成
-1
薄片，扫描范围设 400~4 000 cm ，扫描次数为 64 次，
-1
分辨率为 1 cm ，温度为室温。
DSC 分析 ：设置吹扫气 20 mL/min，保护气 70
mL/min，取共混物 8~10 mg，以 10℃ /min 的升温速率，
从 25℃升至 180℃，平衡 5 min 以消除热历史。然后
以 20℃ /min 的速率快速降温至 0℃，再分别以不同的
升温速率 Φ（5℃ /min 和 10℃ /min）升温至 190℃，
记录 DSC 曲线。
拉伸测试：将样品 a、b 和 c 分别溶于三氯甲烷中，
溶液浓度为 10%，搅拌均匀后置于长 8 cm、宽 5 cm、
年
2019 第 45 卷
厚 0.3 cm 的玻璃模具板中挥发成膜，裁剪成长 5 cm、
宽 1 cm 的样条，采用 Instron-5566 型万能材料强力机
进行测试，设置拉伸隔距 3.0 cm，拉伸速率 10 mm/min。
耐抽出测试 ：取样品 a、b 和 c10 g，分别置于去
离子水和乙醇中，置于 25℃恒温箱内，一段时间后取
出，洗净烘干后，测量质量，计算失重率。
2 实验结果与讨论
2.1 TBC 的核磁共振分析
图 1 TBC 的 1H-NMR 图谱
核磁共振氢谱是一种利用 H-1 的核磁共振效应来
检测分子中处于不同化学环境的氢原子，以此来确定
化合物的分子结构。当化学环境不同时，由屏蔽效应
所造成的化学位移也必然不同。如图 1 中所示，化学
PCL/g 位移 δ=4.68 处为羟基氢原子，δ=9.98 处为甲基氢原
0
20 子，且他们所围成的面积之比为 1:9，这与 TBC 分子
20 结构相符 [9] ，δ=4.24 为与氧相连亚甲基上氢原子的化
学位移，化学位移 3 左右为与酯基相连亚甲基上氢原
子，表现出了峰的裂分，δ=1.86 处为亚甲基中氢原子。
2.2 TBC 的红外光谱分析
通过观察红外特征峰可以推定材料中所含有的官
能团，来确定物质结构。如图 2 所示，波长 3 510 cm -1
处表现出明显的—OH 吸收峰，这表明官能团—OH 的
-1
-1
存在。1 721 cm 、1 149 cm 、1 053 cm -1 同时观察
-1
到吸收峰，这表明分子中含有酯基。2 910 cm 为 C—H
-1
-1
的伸缩振动，且同时观察到 1 430 cm 和 1 360 cm 处
出现吸收峰，这表明分子中含有甲基结构，这与 TBC
分子结构相符。
2.3 TBC/PLA/PCL 共混体系热学性能分析
如图 3 所示，纯 PLA 材料的玻璃化转变温度为
59 ℃，加入 PCL 后，玻璃化温度未明显改变，这主
要由于 PLA 和 TBC 不相容，且同时 PCL 的熔融峰对
PLA 的玻璃化转变区域干扰，故在图中形成一个小吸
收峰 [10] 。当升温速率 Φ 为 5℃ /min 时，PLA 有充分
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