生物基聚呋喃二甲酸戊二醇酯及柔性薄膜的制备与性能

随着全球生物经济的发展,生物基材料由于其绿色低碳、环境友好和资源节约等特点成为了新的研究焦点。本文以同一生物基来源的2,5-呋喃二甲酸和1,5-戊二醇为基础,通过熔融聚合制备了一系列无规的韧性聚酯材料——聚呋喃二甲酸戊二醇酯(PPeF)。利用1 H NMR和FTIR确定其分子结构后,通过溶剂铺膜的方式得到薄膜材料。GPC的结果表明,PPeF的数均分子量均在2万以上,且多分散性指数为2.0~2.4,分子量分布较窄。TG的结果表明,PPeF的初始热分解温度约为370℃,具有良好的耐热性及加工性。XRD的结果表明,PPeF处于非结晶状态。力学测试结果表明,PPeF薄膜具备较好的延展性,其最大的断裂伸长率可达1764%。PPeF作为一种可生物降解的材料,可将其应用于脆性生物基材料的改性。

导电性聚呋喃的氧化合成及应用

总结了芳香族聚呋喃的氧化聚合方法,系统论述了聚合过程中影响聚呋喃性质的各种因素,推测了聚呋喃的链结构,介绍了聚呋喃的各种改进方法和效果。指出聚呋喃及其共聚物是一种电导率在10-11到10-1S.cm-1范围内有机半导体材料,其电聚合沉积膜具有奇特的电活性、优良的热加工性和特殊的表面形貌,可望在金属离子和有机物质的吸附与富集、传感探测等领域发挥作用。

新设计的α-低聚呋喃-碱金属配合物的第一超极化率的理论研究

采用B3LYP/6-31G(d)//BHandHLYP/6-31G(d)方法研究了36个低聚呋喃-碱金属配合物的结构、分子的第一超极化率和其他物理性质.研究结果表明,体系的能隙、R2、极化率、碱金属间的距离、碱金属上的电荷转移以及氧环大小等对体系的第一超极化率有影响.本文的研究结果对设计和合成新型的非线性光学(NLO)材料有一定帮助.

电荷掺杂和Cl掺杂聚吡咯、聚呋喃、聚噻吩的导电性理论研究

利用Gaussian 03程序包中的密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平下,对未掺杂、电荷掺杂和C l掺杂的聚吡咯、聚呋喃、聚噻吩进行几何全优化,并对它们的几何结构、自旋密度、自然键轨道(NBO)、前线轨道能进行了理论分析.结果表明,电荷掺杂能使聚合物键长趋于平均化,其极子分布几乎遍及了整个分子链而C l原子掺杂对聚合物的影响主要集中在与C l原子相邻的C原子上,极子分布局域在C l原子附近的大约7个碳原子上,掺杂能够明显增强π电子共轭性,降低能隙,从而增强导电性.

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。

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。

不同比例聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)性能影响分析

本文通过对使用不同比例生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)共混的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行性能改善,研究了PEF对PET的力学性能、水蒸气透过率、氧气透过率和玻璃化转变温度(Tg)的改善效果。力学性能表明:随着PEF含量的增加,PET的力学性能有一定程度增加;阻隔性测试表明,PEF对PET阻隔性能有着较明显的提升;玻璃化转变温度的测试结果表明:PEF较PET的玻璃化转变温度高,耐热性能好。另外使用电镜分析PEF和PET共混相容效果,表明两种材质有极好的相容性。

FDCA,FDME,2,5-呋喃二甲酸聚酯的工业开发及应用研究进展

具有芳杂环结构的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与精对苯二甲酸(PTA)结构类似,可广泛用于聚酯、聚酰胺、金属有机骨架材料、医药化学品合成、增塑剂等方面,在多个领域成为PTA理想的生物基替代品。目前,市场尚无FDCA,2,5-呋喃二甲酸二甲酯(FDME),聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)的工业化产品,FDCA,PEF由于生产成本高、技术难度大,仍处于研究阶段。欧洲、北美等国家在持续推动FDCA,FDME及PEF商业化工作中保持领先,其中,PEF对CO_(2),O_(2),H_(2)O的阻隔性能极好,将在生鲜食品包装领域有着广阔的应用前景。

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.

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2,5-呋喃二甲酸1,8-辛二酯的聚合反应

以可再生资源2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和1,8-辛二醇(1,8-ODO)为原料,钛酸四丁酯为催化剂,采用直接酯化法制得聚2,5-呋喃二甲酸1,8-辛二酯(1,8-POF)。考察了原料配比、催化剂用量、酯化温度、缩聚温度及缩聚时间对聚合反应的影响,结果表明,当n(FDCA)∶n(1,8-ODO)=1∶1.2,钛酸四丁酯摩尔分数为0.3%,酯化温度为240℃,缩聚温度为260℃,缩聚时间为300 min时,缩聚产物的比浓粘度最高(2.1 dL/g),端羧基含量最低(5.8 mol/t)。与乙二醇相比,采用1,8-辛二醇为单体降低了酸醇的摩尔比,减少了醇的消耗,同时得到了较高分子量的聚合物。气质联用仪对酯化馏出液和缩聚产物真空抽出物进行了分析,结果表明,酯化馏出液的主要成分是水,并含有少量的1,8-ODO;缩聚产物真空抽出物的组成为环己酮(56%)、顺式-3-辛烯醇(18%)、4-甲基-3-戊烯-2-酮(17%)和4-羟基-4-甲基-2-戊酮(9%)。

聚对苯二甲酸二甲酯/聚2,5-呋喃二甲酸二甲酯嵌段聚酯的合成与表征

以生物基单体2,5-呋喃二甲酸、乙二醇为原料合成聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)。采用熔融酯交换法以PEF聚酯部分取代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),制备了系列PET-b-PEF嵌段共聚酯。通过核磁共振仪(NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)等技术手段表征了共聚酯的结构和性能。结果表明,该系列共聚酯的玻璃化转变温度(Tg)在75.8~80.3℃之间,且随着PEF链段质量分数的增加,PET-b-PEF嵌段共聚酯的Tg先降低后升高,结晶度和熔融温度逐渐降低。当PEF链段含量高于15%时,共聚酯没有结晶峰。该系列共聚酯具有良好的热稳定性,起始分解温度在392.2~407.9℃之间,与所制备的PET起始分解温度403.3℃接近。且当共聚酯中PEF链段含量低于15%时,起始分解温度均在407℃左右,优于PET的热稳定性。

三氟化硼乙醚溶液中聚(二苯并呋喃)的电化学合成

在三氟化硼乙醚-硫酸混合电解质溶液中,二苯并呋喃直接阳极氧化聚合可以获得高质量聚(二苯并呋喃)膜.二苯并呋喃在纯三氟化硼乙醚中的起始氧化电位为1.30 VvsSCE,远低于单体在0.1 mol.L-1Bu4NBF4乙腈溶液中的起始氧化电位(2.14 V).硫酸的加入进一步降低了二苯并呋喃的氧化电位.在三氟化硼乙醚-硫酸混合电解质溶液中,二苯并呋喃的起始氧化电位可降低至1.0 V;同时在该体系中获得的聚(二苯并呋喃)膜具有良好的电化学性质和荧光性质.

聚四氢呋喃相对分子质量窄化的研究进展

聚四氢呋喃的英文简称PTMEG,其属于均聚物,是由单体聚四氢呋喃(THF),通过阳离子开环聚合反应制成。在聚四氢呋喃生产期间,应用的工艺复杂。现阶段,在氨纶、聚氨酯弹性体制作中,聚四氢呋喃是主要原材料之一,在纺织、化纤材料等新领域中的应用较为广泛。聚四氢呋喃的工艺主要分为聚合、醇解、过滤、窄化四道工序,此次主要对聚四氢呋喃相对分子质量窄化展开分析,重点研究不同工艺的应用与研究进展。

生物基呋喃聚酯及其与石油树脂共混物的制备及性能研究

先通过两步法熔融缩聚制得聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF),然后通过原位共混的方法加入氢化石油树脂(W140),制得一系列PEF/W140共混物。通过红外光谱和核磁氢谱对PEF及PEF/W140共混物的结构进行表征,并进一步研究了热学性能、力学性能、样品形貌和加工流动性。结果表明,W140改性后的PEF依然保持较高的玻璃化转变温度和优异的耐热性能,随W140含量的增加,拉伸强度和断裂伸长率有所增加,加工流动性明显改善,结晶速率降低。

直接酯化法合成聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯

以2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和乙二醇(EG)为原料,草酸亚锡为催化剂,采用直接酯化法制备了聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)。考察了酯化反应、酯化产物、缩聚反应及缩聚产物的影响因素,结果表明,草酸亚锡在该体系中既可催化酯化反应又可催化缩聚反应,当n(FDCA)∶n(EG)=1∶1.6、草酸亚锡摩尔分数为0.1%、酯化温度为210℃、缩聚温度为240℃、缩聚反应时间为480 min、磷酸三甲酯摩尔分数为0.03%时,酯化程度最高(酯化产物的酸值在94%以上),缩聚产物相对分子量最高(比浓粘度达到1.29 dL/g),端羧基含量最低(34.3 mol/t);采用FTIR和1H NMR对目标产物的结构进行了表征。

聚四氢呋喃生产工艺评述

综述了工业化的聚四氢呋喃 (PTMEG)传统生产工艺 ,重点介绍了美国杜邦和日本旭化成公司的新工艺和新催化剂 ,比传统工艺投资少且环境友好。概述了国内研究开发现状 ,建议国内尽快建立采用新工艺的大型PTMEG工业化生产装置。

杂多酸引发四氢呋喃聚合反应 Ⅲ.环氧乙烷对聚合反应的影响

最近我们研究发现环氧乙烷（ＥＯ）可有效地促进低腐蚀性磷钨杂多酸（ＰＷ１２）引发的四氢呋喃（ＴＨＦ）聚合反应，产物分子量可通过体系中水或低分子二醇的含量进行控制［１，２］．而在没有ＥＯ存在时，相似条件下ＰＷ１２引发ＴＨＦ聚合反应２４ｈ，没有检出聚合物［...

CH_3COBF_4催化四氢呋喃聚合的研究

本文介绍了CH_3COBF_4催化四氢呋喃(THF)的聚合方法,讨论了THF的聚合反应机理和动力学行为。经计算表观活化能为71.68kJ/mol,0℃、6℃和15℃时的表现聚合速度常数分别为1.18、2.35和6.07×10^(-3)L·mol/s;说明反应温度对聚合速度常数有明显的影响.

聚四氢呋喃醚二醇脂肪族超支化聚氨酯的合成及表征

利用聚四氢呋喃醚二醇(PTMG,Mn=2000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,通过逐步聚合反应合成了—NCO封端的聚氨酯预聚体(PPU),通过单因素实验,根据反应过程中异氰酸酯基团和羟值含量的变化规律,优化出了PPU的合成条件:反应温度75℃,反应时间为1.5h,m(DBTDL)=0.007%(以IPDI和PT-MG2000的总质量计)。再通过接枝使PPU与端羟基超支化聚合物(HPAE)共聚反应制备得到一种新型超支化聚氨酯(HBPU)。经过单因素实验分析方法优化出了HBPU的合成条件为反应温度75℃,反应时间4h。分别利用FT-IR和综合热分析对PPU和HBPU的结构以及热稳定性进行了表征。