Microstructure transformation due to hydrolytic degradation of ethylene terephthalate/lactic acid copolyesters

Wide-angle (WAXS) and small-angle (SAXS) X-ray scattering methods have been used to study the supermolecular structure of ethylene terephthalate and lactic acid copolyesters having different chemical structure of macromolecules. The effect of copolymers chemical structure on their microstructure was investigated using crystallized (annealed) polymer samples. It as been found that the crystalline phase in the copolyesters ontains mainly PET segments (ET sequences). The degree of rystallinity decreases with lowering the length of (ET)(x) equences ((X) over bar values). The crystallized copolymers of ufficiently long ET sequences showed lamellar structure (long eriod reflex) in SAXS studies. Copolyester specimens in form f monofilaments ("as spun" as well as annealed) were subjected o hydrolytic degradation at pH 7.35 and temp. 60degreesC over time period of up to 9 weeks. Intensity of degradation hanges (eta(red) and weight of the specimens) as well as intensity and nature of microstructure changes (WAXS and SAXS data) were highly dependent on chemical structure of the copolymers. Microstructure changes, especially SAXS characteristics, were also highly dependent on the initial morphology of the specimens, i.e. on whether they were crystallized or not before degradation.

---

Metodami dyfrakcji promieniowania X pod dużymi (WAXS) i małymi (SAXS) kątami scharakteryzowano strukturę różniących się składem i sposobem otrzymywania próbek kopoliestrów na podstawie tereftalanu etylenu (ET) i kwasu L-mlekowego (LA) (tabela 1). Stwierdzono, że faza krystaliczna próbek kopoliestrów ET/LA krystalizowanych (wygrzewanych) w temp. 100-140"C składa się głównie z sekwencji ET. Stopień krystaliczności tych próbek oraz przeciętne wymiary krystalitów zmniejszają się ze zmniejszaniem długości sekwencji ET (wartości X) (tabela 2). Wyniki badania metodą SAXS wskazują, że kopolimery o dostatecznie długich sekwencjach ET charakteryzują się występowaniem tzw. refleksów pochodzących od wielkich okresów struktury la-melarnej (rys. 2 i 3). Próbki kopoliestrów poddawano degradacji hydrolitycznej (środowisko buforu o pH = 7,35, temp. 60°C, czas do 9 tygodni). Przebieg degradacji określano badając zmiany ciężaru, lepkości zredukowanej, stopnia krystaliczności oraz wymiarów wielkiego okresu (tabele 3-5). Intensywność tych zmian zależy od wyjściowego składu chemicznego i morfologii próbek a także od ich historii termicznej (uprzedniej krystalizacji lub jej braku).