2,5-呋喃二甲酸基聚酯弹性体的合成及性能研究

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2,5-呋喃二甲酸作为唯一的生物基芳香族二酸单体,被誉为“沉睡的巨人”,近年来,随着高纯度、大批量的2,5-呋喃二甲酸生产的日益成熟,2,5-呋喃二甲酸基聚酯的制备和性能研究也受到越来越多的关注,其中,聚2,5-呋喃二甲酸-丁二醇酯(PBF)具有较好的结晶性,可代替石油基对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),作为聚酯弹性体的硬段,制备新型的生物基聚酯弹性体。本实验室已有基于PBF的聚醚酯弹性体PBF-PTMG的研究成果,本文在此基础上,开发新型的PBF基共聚酯弹性体。与聚醚酯弹性体相比,该共聚酯弹性体最大的优势就是可实现生物降解,符合当今聚合物工业绿色环保的发展要求。  (1)生物基、生物降解PBFCL可由2,5-呋喃二甲酸、1,4-丁二醇、ε-己内酯单体,通过酯化、开环以及缩聚反应成功制备。在PBFCL中,PBF结晶性硬段为物理交联点、PCL软段提供柔性。PBF链段中的刚性呋喃环提高了共聚酯的热稳定性以及机械强度,PCL链段中的脂肪族酯键保证了共聚酯的生物降解性。另外,通过控制投料比,可获得不同组分的PBFCL无规共聚酯,它们具有不同的结晶性、热稳定性、机械性能、生物降解性等性质。  (2)PBFCL无规共聚酯的问题在于当软段的比例达到一定量时,PBF链段长度过短、结晶性逐渐减弱甚至消失,从而无法起到物理交联点的作用。因此,本文又开发了另一种基于PBF硬段和PCL软段的嵌段共聚酯的合成方法,将PBF预聚酯与高分子量的PCL熔融缩聚,由此成功制备的PBF-b-PCL嵌段共聚酯弹性体,该弹性中的PBF链段的结晶性是得到了大幅提高,因此该嵌段共聚酯在保证材料柔软性的同时也具有较好的回弹性。  (3)开发了新型的PBF基支链无规共聚酯弹性体(PBFMA),该弹性体是在PBF的基础上引入了聚己二酸-2-甲基-1,3-丙二醇聚酯软段,将两种预聚物通过熔融缩聚成功制备了具有一定分子量的PBFMA共聚酯弹性体。与直链脂肪族软段PCL相比,PBFMA中的支链软段可有效提高共聚酯分子链的柔顺性,但同时也会更大程度地破坏PBF硬段的结晶性,导致PBFMA在稍高温度即发生粘流,并且材料形变后的回弹性也较差。
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