聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇无规共聚酯的合成与表征

以对苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和乙二醇为原料,钛酸四丁酯为催化剂,采用直接酯化法,通过改变对苯二甲酸与2,5-呋喃二甲酸摩尔比合成了一系列高分子量线性聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇无规共聚酯(PEFT).运用1H-NMR和13C-NMR表征并确立了共聚酯的结构,XRD结果显示该系列共聚酯在原生态状态下均为无定形聚集态结构,DSC结果表明该系列共聚酯只有一个玻璃化转变温度(73.3～84.2℃),介于PET和PEF之间,随着PEF含量的增加而增大.TGA结果显示该系列聚酯具有良好的热稳定性,起始热分解温度高于390℃,介于PET和PEF之间.拉伸测试结果表明共聚酯的组成对其力学性能有影响,其中PEFT-10,PEFT-70和PEFT-90的力学性能较好,优于PET.     

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。     

FDCA基聚酯的合成、性能及应用研究进展

生物质资源是一种储量丰富的可再生资源。生物质资源的高效利用不仅具有非常巨大的经济和生态价值,而且对新能源与生物基合成材料的可持续发展战略具有重大意义。由植物纤维素等生物质材料经生物或者简单化学过程处理,可获得丰富的生物基单体2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。FDCA可用于生物基聚酯材料的合成。FDCA系列聚酯材料性能优异,可作为由石油基单体对苯二甲酸(PTA)而合成的芳香族聚酯材料(例如PET)的一种潜在的高性能生物可降解替代材料。本文简要说明了生物基单体FDCA的物性及制备方法,并重点阐述了包括聚呋喃二甲酸乙二酯(PEF)与聚呋喃二甲酸丁二酯(PBF)等一系列FDCA基聚酯材料的合成及性质,同时对FDCA基聚酯材料的应用进展进行了简要介绍,最后对FDCA基聚酯生物基合成材料的发展前景作了初步展望。     

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2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯的合成与表征

以2,5-呋喃二甲酸和乙二醇为原料,草酸亚锡为催化剂,通过直接酯化法合成了线性高分子量聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF).运用红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)表征了该聚酯的结构;由乌氏黏度计法和凝胶渗透色谱(GPC)建立了该聚酯在一种混合溶剂体系中特性黏数和重均分子量的关系:[η]=2.82×10-6Mw0.99dL/g,25℃,苯酚-四氯乙烷(1∶1,W/W);示差扫描量热法(DSC)和热失重分析(TGA)测定了该聚酯的热转变性能,结果表明该聚酯玻璃化转变温度为84℃,熔点为211℃,起始热分解温度高于370℃,具有良好的热稳定性;运用旋转流变仪研究了PEF的流变性能,结果表明,PEF熔体属于假塑性流体,随相对分子量的减小和温度升高,其非牛顿指数增大,在高于PEF熔点20～40℃,剪切速率为2.17×10-2～1.14×102s-1时,PEF的非牛顿指数为0.85左右.     

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%）。     

基于可再生资源含呋喃环聚酯

2,5-呋喃二甲酸（2,5-FDCA）是基于可再生资源的二酸,来源广泛,可由果糖和半乳糖制得。近年来以2,5-呋喃二甲酸为起始原料合成聚合物的研究引起了人们的广泛关注。本文对基于可再生资源含呋喃环均聚酯及共聚酯的合成、结构和性能等方面的研究作了综述,着重阐述了以2,5-呋喃二甲酸及其衍生物为起始原料制备聚酯的新进展,并讨论了基于可再生资源含呋喃聚酯的应用及发展前景。     

对苯二甲酸乙二醇2-甲氧基-1,3-丙二醇共聚酯的合成与表征

以源自甘油的2-甲氧基-1,3-丙二醇（MPD）代替1,3-丙二醇,采用直接酯化法,合成了一系列不同配比的对苯二甲酸(PTA)乙二醇(EG)2-甲氧基-1,3-丙二醇共聚酯PET-PMT（简称PEMT）,并对其进行表征。 用红外光谱、核磁共振研究了PEMT的结构和化学组成;用GPC测定了不同配比PEMT的相对分子质量与相对分子质量分布;乌氏粘度计测定了其粘度;用DSC分析了其结晶性能。 结果表明,共聚酯PEMT中PMT链段的实际接入量比投料的MPD比例高。 且PEMT的粘度明显高于PET的粘度。 第三单体MPD的引入,使共聚酯PEMT的结晶性能下降。 MPD与PTA的投料摩尔比小于0.4时,共聚酯PEMT的结晶与熔融行为类似于PET。 所合成共聚酯PEMT-40（实际n（PMT）∶n（PET）=24∶76）其质均相对分子质量（Mw）为50 216、特性粘度（η）为0.458 dL/g、玻璃化转变温度（Tg）为68.32 ℃、熔点(Tm)为211.07 ℃。 当MPD与PTA的投料摩尔比大于0.6时,共聚酯为无定形共聚物。     

直接合成Beta沸石封装Pt纳米粒子用于5-羟甲基糠醛合成2,5-呋喃二甲酸

生物质是唯一的碳基可再生资源,具有种类丰富、廉价易得、来源广泛等特点,将生物质资源转化为高附加值化学品对于可持续生产,缓解全球性能源和环境危机具有重要意义.5-羟甲基糠醛(HMF)是广泛研究的生物质平台分子,可以转化为多种高附加值化学品,其中氧化产物2,5-呋喃二甲酸(FDCA)有望作为对苯二甲酸的潜在替代物生产聚酯,...     

生物基聚酯单体2,5-呋喃二甲酸的制备及应用研究进展

化石资源的巨量使用所带来的环境污染、气候变暖和资源能源危机等问题已日益成为全球学术界和产业界关注的焦点,发展绿色可再生生物质资源是当今研究的重中之重.2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为最有价值的生物基平台化合物之一,逐渐受到广泛关注.综述了化学法和生物法制备FDCA的研究进展,介绍了FDCA在聚酯、聚酰胺、金属有机骨架材料、药化合成、增塑剂等方面的应用,并对应用前景和研究趋势进行了展望.     

PET/HBA/TA/HQ四元共聚酯形态及相结构的研究

研制了一套蚀刻方法并对聚对苯二甲酸乙二醇酯/对羟基苯甲酸/对苯二甲酸/对苯二酚(PET/HBA/TA/HQ)体系的共聚酯液晶试样断面进行蚀刻,并用扫描电镜观察,发现此类共聚酯中存在两相结构.当PET摩尔分数小于50％时,分散相呈球状且富含PET,连续相富含全芳族链段;当PET摩尔分数等于或大于50％时,分散相和连续相结构发生颠倒,连续相富含PET,分散相球状粒子富含全芳族链段且为纤维状结构.因此可以断言,用熔融缩聚方法制备的PET/HBA/TA/HQ四元共聚酯不是无规共聚物,而是嵌段共聚物.     

电催化氧化制备2,5-呋喃二甲酸

在第75届联合国大会上,我国承诺力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。主要由光合作用产生的生物质将在双碳目标中扮演重要角色,通过高效转化可衍生出一系列替代化石产品的高值化学品。其中,2,5-呋喃二甲酸(FDCA)由于具有与石油基对苯二甲酸(TPA)相似的共轭碳环和二酸结构,可替代TPA用于合成热稳定性能、气体阻隔性能更优的生物基呋喃聚酯,大幅降低聚酯行业对化石资源的严重依赖。此外,FDCA在医药、香料、金属配位化学方面也有广泛应用,从而被认为是12种最具潜力的生物基平台化合物之一。FDCA通常可由5-羟甲基糠醛(HMF)通过催化氧化进行合成。相比于需要贵金属催化剂、高温和高压条件、以化学势作为驱动力的传统热催化方法,电催化氧化采用电极电势作为主要驱动力,是更为绿色和高效的新颖合成方法。本综述对电催化氧化制备FDCA反应所用的贵金属、过渡金属和非金属催化剂进行了总结与分析,梳理了催化剂设计和反应机理的研究脉络,并指出了该领域发展所面临的挑战与机遇。     

PtRuAgCoNi高熵合金纳米颗粒高效电催化氧化5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(HMF)的电催化氧化被认为是合成2,5-呋喃二甲酸(FDCA)最环保、经济和有效的方法之一,它可作为聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的生物基前体。在这项工作中,我们通过低温溶剂热法合成了PtRuAgCoNi高熵合金纳米颗粒,并在不改变颗粒结构和组成的情况下进行了简易的处理以去除表面活性剂。负载在碳载体上的合金纳米催化剂无论是否含有表面活性剂在HMF电催化氧化为FDCA的过程中都表现出比商业Pt/C更好的催化性能。且表面活性剂的去除可以进一步提高其电催化性能,表明高熵合金纳米粒子在电催化和绿色化学中具有广阔的应用前景。     

高效液相色谱法测定饮料中的呋喃-2,5-二甲酸

建立了饮料中呋喃-2,5-二甲酸含量的高效液相色谱(HPLC)分析方法,采用Venusil HILIC(4.6 mm×250 mm,5μm)色谱柱;柱温40℃;流动相为0.02 mol/L乙酸铵(冰乙酸调至p H 3.5)-乙腈(50∶50);流速1.0 m L/min;检测波长265 nm。呋喃-2,5-二甲酸在0.5~100 mg/L浓度范围内线性良好,检出限(LOD)和定量下限(LOQ)分别为0.15 mg/kg和0.5 mg/kg,回收率为93.2%~109.0%,相对标准偏差(RSD,n=6)为0.9%~4.2%。该方法快速、操作简便、灵敏度高,适用于饮料中呋喃-2,5-二甲酸含量的测定。     

热力学方法计算5-羟甲基糠醛电氧化的可逆电池电动势

电化学热力学建立了可逆电池电动势与相应电池反应热力学函数间的关系。电化学氧化5-羟甲基糠醛(5-HMF)制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)可以取代传统聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)路线制备生物衍生塑料,但是该反应的标准电动势和各分步反应的标准可逆电极电势尚无精确的实验数据可用。本文通过查阅文献中的热力学数据推算了该数据,确证了从热力学和动力学2个方面看HMF的电氧化反应比水的电氧化反应都优先,而且HMF的电化学氧化在强碱性溶液中更易进行。将本文内容作为综合习题引入电化学热力学教学,加深了学生对物理化学各部分之间关系的理解,提升了其综合应用物理化学知识解决实际问题的能力。     

碳纳米管负载钯基催化剂催化氧化2,5-呋喃二甲醇合成2,5-呋喃二甲酸

为积极应对化石能源枯竭和生态环境日益严峻等问题,可再生生物质资源的深度开发并进一步替代传统能源或石化原料被广泛认可.利用高效催化技术将生物质资源转化为高附加值的平台化合物,有望衍生出大量具备新颖结构与功能的绿色化学品.2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为重要的生物质基平台化合物之一,具有巨大的市场应用价值,其中因其与化石基对苯二甲酸(PTA)有着极其相似的化学结构,以FDCA替代PTA作为合成单体制备大宗聚合物备受关注.以5-羟甲基糠醛(HMF)为原料,采用多相催化体系(主要是贵金属催化剂)选择氧化制备FDCA是目前广泛采用的方法.但“HMF路线”面临一些基础性的难题,如HMF熔点较低,需低温存储,增加了实际应用中的运输成本;HMF在碱性溶液中易降解,导致反应过程中碳平衡损失;HMF结构中含有的不对称的羟基和醛基官能团在氧化反应中会发生竞争反应,致使反应副产物较多;此外,碱性反应介质中通常会得到醛基优先氧化的中间体5-羟甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA),但由于HMFCA结构中羧基官能团的存在使得羟基进一步氧化较为困难,通常需要增加碱浓度、提升温度或压力,使反应条件变得苛刻.因此,寻求新的原料替代HMF,实现温和条件下高效合成FDCA具有重要意义.本文采用改性后的碳纳米管负载Pd催化剂(Pd/o-CNT),从具有独特对称结构的2,5-二羟甲基呋喃(BHMF)出发,提出一种新颖、高效催化合成FDCA的“BHMF路线”.反应在60°C常压下进行,BHMF在20 min内即可完全转化,60 min后FDCA的产率最高可达93.0%,优于相同条件下HMF为原料时的性能(FDCA产率仅为35.7%).相比于未作处理的碳纳米管负载钯催化剂(Pd/CNT),Pd/o-CNT催化剂具有更高含量的氢化钯(PdH_x)物种,显著促进了FDCA产率的提升.Pd/o-CNT在循环使用10次后,BHMF仍能完全转化,FDCA产率维持在75%.稳定性下降可能与活性物种流失、团聚及价态变化有关.基于对照试验,本文提出了可能的反应路径,即BHMF主要是通过2,5-二甲酰基呋喃和5-甲酰基-2-呋喃甲酸作为过程中间体,有效转化为FDCA,从而规避并减少生成HMF和活性较低的HMFCA.本文通过以新原料BHMF作底物,实现了高效制备生物基平台化合物FDCA,为生物质的产业化应用提供了新的研究思路.     

用1H NMR方法研究聚砜-聚脂类嵌段共聚物的组成和序列分布

本文测定了一系列聚矾-聚酯嵌段共聚物的高分辨核磁共振谱,研究了共聚物的组成和序列分布,山¹HNMR谱图的峰面积算出了共聚物的无规度(B)及数均序列长度(L),B值均在O相似文献   

聚酯-聚酯多嵌段共聚物的合成及其动态力学性能

聚酯-聚醚多嵌段共聚物的动态力学性能谱上有两个T_8,不宜做阻尼材料。本文报道聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-端羟基聚己二酸乙二醇酯(PEA)共聚物(简称嵌段共聚酯),比聚醚-聚酯多嵌段共聚物有更好的相容性。我们研究了PEA的分子量,间苯二甲酸的用量对嵌段共聚酯的结晶度,以及结晶度对嵌段共聚酯的动态力学性能的影响。     

碱性条件下Ru/C催化5-羟甲基糠醛选择氧化反应

以活性炭负载金属钌(Ru/C)为催化剂,在碱性水溶液中研究了5-羟甲基糠醛(HMF)选择氧化反应.与MgO,Ca(OH)₂和NaOH相比,加入具有合适碱强度的镁铝水滑石有利于生成5-甲酰基-2-呋喃甲酸(FFCA)或2,5-呋喃二甲酸(FDCA).X射线光电子能谱实验表明金属态的钌是活性催化中心.同位素示踪结果则表明水而非氧气提供了5-甲酰基-2-呋喃甲酸及2,5-呋喃二甲酸等羧酸产物的氧源.根据这些结果,并结合HMF和2,5-呋喃二甲醛氧化的动力学研究,我们提出HMF选择性氧化制备FFCA遵循Langmuir-Hinshelwood反应机理.其中,HMF在金属Ru表面饱和解离吸附,在解离吸附的氧原子的协助下发生β-脱氢生成2,5-呋喃二甲醛(DFF)吸附物种.该DFF物种进一步发生水合与氧化形成FFCA产物.     

呋喃基聚酯的结构与性能关系研究进展

呋喃基聚酯是指以2,5-呋喃二甲酸(FDCA)为主要单体合成的生物基或部分生物基高分子,其主链含有刚性的呋喃环,因而在结构、性能上与大规模使用的传统石油基芳香族聚酯(如PET、PBT)相似,有望在瓶、片、薄膜、化纤等领域部分替代后者。本文综述了呋喃基聚酯的分子结构、聚集态结构以及力学、气体阻隔、降解等性能方面的最新研究进展,讨论了结构与性能之间的关系。重点关注呋喃基聚酯突出的阻隔性能及其对应的影响因素,主要从分子结构(呋喃环的非对称性和极性)和聚集态结构(结晶等)两方面加以阐明。简介了呋喃基聚酯的发展现状及其在包装、纺织等领域的潜在应用,并展望其主要研究趋势。