纺丝级生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯的合成及纤维制备

针对生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)因分子量小、脆性大而导致其在纺织化纤领域的应用受限的难题,利用不同催化剂、工艺条件合成PEF;优选醋酸锌-钛酸四丁酯组合作为催化剂,合成数均分子量(Mn≈30 000 g/mol)、分子量分布(多分散指数PDI<3)均适用于纺丝的PEF。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等表征PEF的形貌与结构;采用差示扫描量热法(DSC)和热失重分析(TGA)表征PEF的热性能,并通过两步法纺丝工艺UDY-DTY(未拉伸丝-拉伸变形丝)制备PEF纤维,研究牵伸倍数对纤维力学性能的影响。结果表明:合成的PEF玻璃化转变温度为90~92℃,熔点为210~213℃,起始热分解温度高于370℃,具有良好的热稳定性;两步法制备的PEF纤维的断裂强度最高达2.17 cN/dtex,基本可以满足纺织领域的应用要求。

酸性离子液体的制备及在生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯合成中的催化性能

制备了5种酸性离子液体催化剂([DA-2PS][X]_(2)),利用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、紫外光谱仪和热重分析仪对其化学结构、Brønsted酸性和热性能进行了表征与测试.用其代替传统金属催化剂催化2,5呋喃二甲酸(FDCA)与乙二醇(EG)直接酯化反应合成聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF),讨论了Brønsted酸性强弱对催化性能的影响,其中Brønsted酸性最强的[DA-2PS][HSO_(4)]_(2)催化性能最好.通过正交实验获得了最佳工艺参数,即催化剂用量为FDCA摩尔数的0.10%,n(EG)∶n(FDCA)=2∶1,酯化温度为210℃,缩聚温度为240℃,缩聚时间为6h.在最佳工艺参数下,FDCA转化率为98.1%,PEF的特性黏度为0.63dL/g,数均分子量达到25592.PEF的结构表征和热性能测试结果表明,所合成的物质为目标产物,且具有与传统金属催化剂合成的PEF相当的热性能.

生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯的改性及纺丝技术进展

采用生物基芳香单体2,5-呋喃二甲酸替代石油基单体TPA制备所得生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF),是石油基聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)最引人注目的替代品。由PEF制备所得纤维的拉伸强度和弹性模量均高于PET,但其结晶速率、韧性远低于PET,从而限制了其在纺织领域的产业化应用。文中介绍了PEF改性的几种方法,包括通过共聚柔性链段或对称刚性结构的二元酸或二元醇单体实现分子结构设计、与柔性主链聚合物熔融共混以改善PEF韧性,以及通过添加无机或有机成核剂改进PEF的结晶性能,并概述了PEF纺丝技术的现状。

生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯的合成技术及应用现状

综述了生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的合成技术,分析了各种合成方法的优缺点,介绍了PEF的应用现状,并对PEF的合成技术产业化及应用前景进行了展望。PEF的合成技术主要包括溶液缩聚法、熔融缩聚法、熔融-固相缩聚法及开环缩聚法,其中熔融缩聚法由于效率高、耗能少、用时短、过程稳定等优势应用最广泛,熔融缩聚法又可分为直接酯化-熔融缩聚法和酯交换-熔融缩聚法,这两种技术路线比较适合PEF的工业化生产。PEF在力学性能、耐高温性、阻气性等方面均优于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),主要应用在饮料瓶、薄膜等包装材料及纺织品等领域。在PEF的合成技术研究方面,直接酯化-熔融缩聚法将成为合成PEF的主流方法,今后应进一步制备出低成本催化剂、注重反应过程中催化剂的选择、抑制副反应发生、提高PEF的相对分子质量;在PEF的性能及应用方面,通过各种改性技术的不断研发,PEF有望替代PET在食品包装、纺织品、电子及汽车等领域广泛应用。

共聚阻燃改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及其性能

针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃性较差的问题,以[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸(DDP)和明胶基碳点(gCDs)构建复合阻燃体系,采用原位聚合法制备了阻燃DDP-gCDs-PET,借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对其结构进行分析,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)及锥形量热指标研究了不同质量分数的gCDs与DDP复配后对PET阻燃性能的影响,并利用热重-傅里叶变换红外光谱分析探究了阻燃PET在气相中的热分解产物,提出了DDP、gCDs对PET的阻燃机制。结果表明:当添加DDP质量分数为8%、gCDs质量分数为1.0%时,DDP-gCDs-PET的UL-94等级提升至V-0级,LOI值可达到35%;相较于纯PET,DDP-gCDs-PET的热释放速率峰值降低39.77%,总热释放量降低25.00%,引燃时间延长25 s,阻燃效果显著改善;在燃烧过程中DDP促进了PET基体分解并在气相中淬灭自由基,gCDs使热量迅速扩散,提升了PET基体的热稳定性能,且gCDs在凝聚相促进成炭使DDP中的P留存于炭层中,二者共同作用提升了PET的阻燃性能。

全生物基聚呋喃二甲酸丙二醇酯及其纤维制备与性能

为促进生物基聚酯在纺织领域的应用,采取酯交换-熔融缩聚法,使用醋酸锌-钛酸四丁酯为组合催化剂,制备了全生物基聚呋喃二甲酸丙二醇酯(PTF)。借助红外光谱仪、核磁共振波谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪等表征了PTF的化学结构和热性能;通过二步法纺丝工艺制备了PTF纤维,并研究了不同牵伸倍数对纤维的力学性能影响。结果表明:成功合成的目标产物PTF的数均分子质量达到35 000 g/mol,玻璃化转变温度为60~62℃,熔点约为171℃,起始热分解温度高于370℃,具有良好的热稳定性;初生纤维牵伸至2.5倍时,PTF纤维的断裂伸长率为34.2%左右,断裂强度为0.48 cN/dtex。

生物基聚酯——聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)合成与改性的研究进展

与石油基聚酯——聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)相比,生物基聚酯——聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)(PEF)具有更优异的物理-力学性能,在高阻隔性包装材料、高性能纤维和工程塑料等领域具有广阔的应用前景。然而,PEF及其关键单体的合成技术仍存在很大的挑战,尚未实现工业化;同时,PEF结构-性能的研究也表明其性能上存在一些缺陷,需要进行改性,以促进PEF的加工和应用。本文中,笔者总结近年来PEF的合成技术、结构性能和改性研究的进展,并展望PEF基聚酯新材料的发展趋势和前景。

聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯/纳米二氧化钛/硅藻土复合材料的制备和表征

以2,5-呋喃二甲酸二甲酯(DMFD)、乙二醇(EG)为原料,原位添加扩链剂均苯四甲酸二酐(PMDA)、纳米二氧化钛(TiO_(2))、硅藻土(DE),以钛酸四丁酯为催化剂,采用酯交换-熔融缩聚法制备聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)/TiO_(2)/DE复合材料。通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(TGA)等技术手段对其结构、热学性能、力学性能、气体渗透性能及紫外屏蔽性能进行表征。结果表明,PEF/TiO_(2)/DE复合材料被成功制备,且TiO_(2)及DE均为物理掺杂。DE粒子在PEF/TiO_(2)/DE复合材料内部分散良好。所有聚酯粉末为无定形聚集态结构。与PEF相比,PEF/TiO_(2)/DE复合材料的5%质量损失温度(Td,5%)、分解速率最快温度(Tdmax)分别提升12.1℃和8.4℃。PEF/TiO_(2)/DE复合材料的拉伸模量及抗冲击强度最高分别达到2657 MPa和3.2×10^(4)J/m^(2)。纳米TiO_(2)和DE的引入调控了PEF/TiO_(2)/DE复合材料对CO_(2)、O_(2)的渗透性,CO_(2)屏障改善系数(BIF_(CO_(2)))由PEF/TiO_(2)的3.02变为1.37~4.64,O_(2)屏障改善系数(BIFO_(2))由PEF/TiO_(2)的1.36变为0.7~2.07;此外,纳米TiO_(2)的加入赋予PEF良好的紫外屏蔽性能:PEF/TiO_(2)复合材料的紫外屏蔽率由PEF的45.38%提高至83.85%,提高了85%,PEF/TiO_(2)/DE复合材料的紫外屏蔽性能均大于84%。

聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯的合成研究进展

近年来石油基聚酯材料的大规模生产与应用带来了一系列的资源、能源及环境问题,以生物质资源为原料制备生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)已成为化工领域的研究热点。与广泛应用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等石油基塑料相比,PEF不仅具有相近的物理性能,而且在气体阻隔性能上的优势更为明显,被认为是有望代替PET的大宗聚酯新品种。文中重点综述了PEF的合成方法研究,总结了催化剂、聚合条件及原料来源对PEF颜色和相对分子质量的影响规律,并展望了PEF未来的发展趋势和应用前景。

生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯的改性研究进展

石油资源日渐枯竭、白色污染日趋严重,以木质纤维素资源为原料制备生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)已成为生物炼制与绿色化工领域研究的热点之一。与广泛应用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯(PC)等石油基塑料相比,PEF不仅具有优异的热性能和机械强度,而且在气体阻隔性能上的优势更为明显,被认为是PET的完美替代品。然而,PEF存在断裂伸长率过低、产品颜色深、难以降解、深结晶速度慢等问题,因此,在实际应用中需要对其进行改性。本文重点综述了PEF改性研究的进展,包括共聚、共混等多种改性方法;总结了催化剂类型、不同二醇或二酸改性单体、反应进行方式以及添加剂等对PEF性能影响的规律,并展望了改性PEF的发展趋势和应用前景。

基于生物基环状单体聚对苯二甲酸酯的研究进展

综述了从可再生资源开发生物基聚酯以取代石油基聚酯的新策略,即利用新型生物基单体,尤其是生物基环状单体对聚对苯二甲酸酯进行化学共聚改性,重点介绍了生物基环状聚酯的合成、性质及应用方向,讨论了特殊环状结构对聚合物的热力学性能及生物降解性能的影响,指明了生物基环状聚酯在包装、涂层、智能材料等不同领域的潜在应用前景。

生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)及聚酯(PEF)的性能与应用

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是一种具有重要价值的生物基平台化合物,由FDCA制备的聚酯PEF具有与PET相比具有更为出众的力学和热性质,且阻气性能更好,被称为新一代的聚酯,生物基FDCA及其下游产品均显示出重要的应用价值,PEF被公认为生物塑料市场前途光明的一个新材料。综述了生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)及聚酯(PEF)的性能特点与一些重要的用途,并对其开发前景做了展望。

聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯/聚丁二酸丁二醇酯共混物的制备与表征

通过熔融共混制备了聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混物,探究了制备PEF/PBS共混物的影响因素,考察了共混温度、共混时间、螺杆转速、共混比例对PEF/PBS共混物力学性能的影响因素,并用示差扫描量热仪、热失重、扫描电子显微镜等技术手段对其热性能和相容性进行了表征。结果表明,当PBS的含量为15%、共混温度为230℃,共混时间为90 s、螺杆转速为150 r/min时,为最佳共混制备条件,此时相容性最好,热性能良好,冲击强度和拉伸强度最大,冲击强度相对纯PEF提高了6倍,拉伸强度提高了近20%,从而大幅提高了PEF的冲击强度,有效地增强了PEF的抗冲击韧性。这些工作为这一生物基聚酯材料的应用提供了可能。

聚对苯二甲酸乙二醇酯微塑料对Anammox颗粒污泥的尺寸影响效应

为探究微塑料(MPs)对活性污泥脱氮性能的尺寸影响效应,采用水质测定、活性测试、物化表征及微生物群落分析等方法,探索了不同粒径下(75~500μm)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)对厌氧氨氧化颗粒污泥(AnGS)的影响.结果显示,投加75和150μm的PET-MPs时,Anammox脱氮效能低于控制组,而300和500μm组中却表现出优于控制组.厌氧氨氧化活性(SAA)测试具有相似结果.胞外聚合物(EPS)分析发现PET-MPs粒径越小,EPS分泌和PN/PS越高,AnGS结构越不完整.小粒径下PET对Anammox抑制主要与颗粒污泥所具有的较低Zeta电位和较小的比表面积显著相关.而大粒径PET-MPs则减少了与MPs接触的机率且能提供更多的活性位点,促进了Anammox底物的传递效率.高通量测序结果表明PET-MPs粒径大小决定了微生物群落的多样性和丰富度,尤其对Anammox菌属(Candidatus Kuenenia)相对丰度影响显著.

生物可降解聚乙二醇-b-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物载药微球的制备

The behavior of poly(ethylene glycol)-b-poly(butylene terephthalate) copol ymer has been investigated. The influences of the immersing time(in phosphate buffer solution of pH=7 4, at (37±1) ℃) on the sw elling ratio, the mass loss and the surface morphology of the copolymer film were examined. The copolymer is found to be degradable. The m icrospheres of PEG-b-PBT were prepared by a solvent extraction method using PVA as a stabilizer and characteristic of a sm ooth and spherical surface, sized about 1 133 μm. IR and XRD results reveal that Levonorgestrel crystalls are physically entrapped in the microspheres of the copolymer.

日本东丽公司与美国Gevo公司共同开发出完全生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物及其薄膜

日本东丽公司与美国公司共同成功开发出冗全由生物原料制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）聚合物及其薄膜。公司采用该公司独有的改性微生物的高效率生产工艺制备的生物异丁醇为原料，

日本东丽公司在全球首次开发出完全生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维

石油化学新报（日），2011（4581）：11 日本东丽公司以美国Gevo公司合成的完全生物制备的对二甲苯为原料，在全球首次成功制备出完全由生物质为原料的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维。Gevo公司使用生物质为原料，由该公司独自开发出的使用转基因微生物高效率生产工艺生产的生物异丁醇，

Avantium公司SDDanone集团共同开发生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯水瓶

总部设在荷兰阿姆斯特丹的一家催化剂技术公司Avantium公司与Danone集团已达成协议联合开发用生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯（PEF）材料制水瓶。Danone集团是世界上最大的瓶装纯净水零售商之一。

聚乙二醇／聚对苯二甲酸丁二醇酯的体外降解行为及生物相容性研究

以聚乙二醇／聚对苯二甲酸丁二醇醑(PEG／PBT)嵌段共聚物为原料，进行了共聚物在37℃、pH7．4条件下的体外降解行为及失重率的测定。并在(PEG／PBT)支架材料上进行细胞培养。结果表明(PEG／PBT)聚合物是一种具有良好生物相容性的可降解性的高分子材料。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)生物降解进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换得到的,或者对苯二甲酸(TPA)先与乙二醇(EG)酯化合成对苯二甲酸双羟乙酯,然后,再进行缩聚反应制得的一种聚酯。近年来,由于其具有良好的耐用性,在工业领域和日常生活中被广泛应用,但是,由于其耐疲劳性较强,导致其废弃物在自然环境中大量积累,给全球生态系统带来了巨大挑战。因此,PET的降解问题已成为全球性的问题。文章针对近年来PET生物降解的研究进展进行了总结,主要包括微生物降解与酶降解2个方面,重点介绍了酶降解。另外,还对PET生物降解机制进行了阐述,对降解效率的提升也进行了总结,最后,对PET生物降解的发展方向进行了展望。