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聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)是未来最有望代替石油基聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生物基聚酯材料,其以生物基2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)类单体和乙二醇(EG)作为主要原料,经直接酯化法或者酯交换法聚合得到,其研究目前主要集中于聚合条件的探究以及饮料包装材料用共聚酯的改性。在生物基PEF的聚合过程中,原料投料比、酯化时间/温度、缩聚时间/温度以及催化剂种类等均会影响PEF的酯化率以及分子量,因此在聚合过程中应采用适当的聚合条件。另外,PEF在使用过程中存在分子量较低、结晶速率缓慢致使产品脆性较大、力学性能较差以及产物难降解等缺点。聚乙二醇(PEG)分子链柔性较大,亲水性较好,因此常被用于改善聚合物的亲水性、结晶性以及可降解性等。目前,以PEG作为改性单元,改善聚酯的亲水性及可降解性的研究较多,但仍未有利用PEG改善呋喃类聚酯的亲水性及可降解性的研究。在本研究中,基于酯交换原理,通过共聚合方法,向PEF链段中引入PEG柔性链段,形成一种软硬段嵌段共存的共聚酯,有望改善PEF的结晶行为,赋予共聚酯一定的亲水性以及可降解性。基于以上讨论,本论文主要对以下工作进行研究:(1)生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯的合成及性能研究本章工作以生物基2,5-呋喃二甲酸二甲酯(2,5-DMFD)和乙二醇为原料,采用酯交换的机理制备了生物基PEF。本研究首先对原料的投料比对酯化率及特性粘度的影响进行了探究,结果发现当DMFD:EG=1.8时,所得聚合物的酯化率和特性粘度最高,分别为93.8%和0.61dL/g;于此同时,根据大量的小试实验确定了聚合所需的催化剂为乙二醇锑(Sb(EG)3),酯化和缩聚时间分别为4h,温度分别为190℃和235℃。对制备得到的产物进行核磁和红外表征,结果表明所得到的产物为目标产物PEF。利用差式扫描量热仪(DSC)和热分析仪(TG)进行热性能的表征,结果表明所得到的产物热稳定性较好,玻璃化转变温度(Tg)约为87.2℃,产物熔点(Tm)约为211.6℃。通过DSC表征发现PEF的结晶速率十分缓慢,在1℃/min的降温速率下仅出现面积较小的结晶峰。因此,为进一步研究PEF的结晶行为,本章对PEF的等温结晶动力学进行了研究,结果发现PEF在165℃下结晶速率最快,其半结晶时间约为11.2min,结晶速率较慢。(2)生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的合成及性能研究针对生物基PEF在制备及应用过程中存在的分子量不高、结晶速率缓慢导致的产物脆性大、力学性能差以及环境中难降解等问题,本章向PEF体系中引入一种柔性亲水的聚醚链段。通过在缩聚阶段引入PEG组分,使共聚酯形成一种软硬段嵌段共存的结构,得到聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-co-2,5-呋喃二甲酸聚乙二醇酯(PEGF)。通过改变PEG添加量及PEG的分子量大小(含量分别为10wt%、20wt%、40wt%和60wt%,数均分子量分别为600 g/mol、2000 g/mol、6000 g/mol和10000 g/mol),我们成功制备了系列PEGF,所制备PEGFs产物的特性粘度分别在0.62-0.99dL/g之间。利用核磁和红外的方法对合成PEGFs进行结构表征,结果表明PEGFs中PEG的含量与实际投料基本吻合,且均出现了PEF和PEG链段中各个H原子的特征峰,说明所合成的物质为目标产物。利用DSC和TGA对合成的PEGFs进行热性能分析,结果表明加入PEG会使PEGFs的玻璃化转变温度、熔点及热稳定性略有降低,但对其使用性能影响较小。由DSC结果可知,加入PEG提高了PEGFs的结晶速率,当PEG含量为40wt%、分子量为2000 g/mol时,共聚酯的结晶速率最快。此外,我们系统地对PEGFs的亲水性和可降解性进行了阐述。与PEF相比,引入PEG提高了PEGFs的亲水性,使PEGFs的表面接触角从91.9°最大降低至37.6°,另外,PEG的引入赋予了PEGFs一定的可降解性,在37℃的中性磷酸盐缓冲溶液中,其最大质量损失可达到15%左右。最后,本研究对PEGFs的降解机理进行了初步研究,结果表明PEGFs亲疏水共存的结构促进了水分子对酯键的攻击,使酯键断裂,聚合物实现一定的降解。引入PEG可在一定程度上优化PEGFs的性能,为实现生物基聚酯代替石油基聚酯的研究奠定了一定的理论基础。