《高附加值檸檬酸基芳香族聚酯的合成和性能研究》是依託天津理工大學，由龐成才擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高附加值檸檬酸基芳香族聚酯的合成和性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：龐成才
- 依託單位：天津理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
芳香族聚酯（PET、PBT等）是一類套用廣泛的高分子材料。但是合成聚酯的基本原料對苯二甲酸（TPA）是不可再生的，且此類聚酯是不可降解的，會造成白色污染問題。近年來，人們圍繞生物質資源製備TPA的替代品並用於可降解芳香族聚酯的合成進行了大量研究，但由於所得材料性能欠佳或單體價格較高等原因，一直未能實現工業化。本項目獨特地以檸檬酸為基本原料，巧妙採用Feist-Benary合成法製備呋喃基二甲酯用於高附加值聚酯的合成和性能研究。本項目包括：（1）熔融聚合法製備無規聚酯。（2）用不同比例的對苯二甲酸二甲酯和呋喃基二甲酯與1,4-丁二醇製備可降解共聚酯。（3）巧妙利用呋喃基二甲酯兩個酯基反應活性不同的特點製備A-B型單體用於合成結構規整、機械強度高的呋喃基聚酯材料。（4）將呋喃基聚酯製備成高附加值的自癒合材料。本項目提出了一個新穎且重要的採用檸檬酸來合成芳香族聚酯的策略，具有十分重要的研究價值。
結題摘要
利用生物質資源採用綠色合成技術製備可再生高分子材料是應對石油危機，實現高分子產業綠色、可持續發展的根本途徑。我國是全球最大的檸檬酸生產國，但檸檬酸行業出現了嚴重的產能過剩，因此，在我國發展檸檬酸基高分子材料具有得天獨厚的優勢。高玻璃化轉變溫度（Tg）的聚合物在電子電器、熱灌裝飲料瓶、高強度纖維等領域有重要套用前景。本項目將檸檬酸脫羧轉化為1,3-丙酮二羧酸二甲酯，以此為原料做了兩方面的工作： （1）自交聯檸檬酸基聚酯彈性體的合成、性能和機理研究 將1,3-丙酮二羧酸二甲酯與氯乙醛反應，採用Feist-Benary合成法製備了呋喃二甲酯這一剛性單體，並同一系列線性α,ω-二醇採用熔融聚合法製備了熱塑性聚酯材料。材料在放置過程中會自行交聯，得到類似橡膠的熱固性彈性體，交在線上理研究表明，呋喃環在水的參與下發生了開環反應生成了β-戊酮酸結構，該結構易於發生酮-烯醇式的異構化從而引起交聯反應。呋喃二甲酯這一剛性單體同樣適用於高Tg縮聚物的合成。本系列聚合物提供了一種自交聯的生物基聚酯彈性體的製備方法，交聯無需固化劑，引發劑或者紫外光的引發，綠色、低碳、無溶劑使用和揮發，在橡膠、彈性體和粘合劑等領域有重要套用前景。本部分工作發表在：（Green Chemistry 2016, 18, 6320-6328）。 （2）檸檬酸基高Tg聚碳酸酯的合成和性能研究 利用檸檬酸與乙二醛經過化學轉化得到剛性二碳酸酯單體OPBMC，單晶X射線衍射測試表明分子骨架呈V形。通過熔融縮聚將 OPBMC 與一系列脂肪族或脂環族二醇反應成功製備了無色的共聚碳酸酯，聚合過程中沒有出現著色和凝膠化現象，基於OPD的均聚碳酸酯的Tg值為80.4 oC，說明OPD具有優良的剛性和熱穩定性，這種新單體在高Tg聚合物合成中有重要套用價值（Macromolecules 2017, 50, 7949-7958）。 （3）基於回收雙酚A和檸檬酸基聚碳酸酯的合成和性能研究 將OPD與羥乙基化的BPA按照不同比例熔融聚合，得到了無定型共聚碳酸酯PHxOy，聚合物的Tg值和模量隨OPD含量的增加而升高，表明OPD的剛性較強。本方法將回收的雙酚A進行循環利用，而OPD是可再生的，可以滿足對可持續發展的需要（ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2018, 6, 17059−17067）。
