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酯交换-熔融缩聚法合成PEF工艺及性能研究

2021-06-09王树霞戴钧明黄洛玮王玉合

合成技术及应用 2021年1期
关键词:催化剂

王树霞,戴钧明,黄洛玮,王玉合,司 虎

(1. 中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征 211900; 2. 江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征 211900)

随着石油资源日益短缺及可持续发展理念的深入,生物法合成化工原料逐渐成为趋势。现在常见的生物基高分子聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)等存在共同的缺点:熔点低、力学性能不足、耐热性差,其主要原因是脂肪链分子结构,刚性差。来源于纤维素、果糖或海洋大型藻类等生物基的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)结构中含有刚性呋喃环,所制得的PEF具有优异的热学-力学性能以及比聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)高一个数量级的气体阻隔性,在纤维、薄膜以及包装材料等领域有望替代PET[1],发展潜力巨大。

合成PEF主要有溶液缩聚法、酯化-熔融缩聚法、酯交换-熔融缩聚法、固相缩聚法和开环聚合法,其中研究最多的是酯化-熔融缩聚法。由于DMFD相比FDCA更易提纯,且可避免脱羧反应[2]。本研究以DMFD和乙二醇为原料,合成PEF,考察酯交换催化剂用量、酯交换温度、缩聚温度对反应速率的影响,并对合成的产品进行了结构性能表征,为PEF工业化生产和应用提供数据支撑。

1 试 验

1.1 原料

2,5-呋喃二甲酸二甲酯,工业级,中科院宁波材料所;乙二醇,工业级,中国石化扬子石油化工有限公司;酯交换催化剂,化学纯,南京化学试剂厂;乙二醇锑,工业级,江苏大康实业公司。

1.2 设备

聚合反应釜,2.0L,自制,热媒加热,锚式搅拌;激光粒度仪,Marstersizer2000型,英国马尔文公司;扫描电镜,Nova Namo SEM450型,美国FEI公司;……

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