科学研究
由具有游离酚羟基的二香草酸组成的新型潜在可生物降解芳香族聚酯的合成与表征
发布时间:2023年1月30日
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研究背景:

与石油基塑料相比,常见的可生物降解塑料中的大多数具有相对较低的热性能。而(芳香塑料的生物降解性的研究是有限的,木质素是一种芳香族网络聚合物,在木材中含量丰富,在环境中会被木材腐烂真菌逐渐降解。二香草酸(DVA)是一种具有联苯结构的二元羧酸,其衍生物可用于合成通常具有高热稳定性的材料。

研究内容:

东京大学的Kentaro Fujieda等人研究了硅基保护的DVA基单体的合成与表征、聚合反应、硅基的脱保护以及所得聚酯的热性能和加工性能。还测定了所得聚酯在淡水样品中的BOD生物降解性。

主要研究结果:

2、硅基保护的DVA单体的1H NMR谱。(a) MeDVA-TMS, (b) MeDVA-TES, (c) MeDVA-TBDMS, (d) MeDVA-TIPS。

3、MeDVA-TES聚合物的1H NMR谱。(a) P6DVA-tes, (b) P6DVA- tes和P6DVA的混合物,(c) P6DVA。对乙酰化P6DVA的NMR和IR分析表明,酚基被定量乙酰化,表明酚基没有发生竞争反应

4、MeDVA-TES和聚合化合物的ATR-FTIR光谱。(A)MeDVA-TES、(B)P6DVA-TES、(C)P6DVA

5、(a) P6DVA-TIPS和(b) P6DVA的1H NMR谱。与其他单体相反,聚合过程中没有发生TIPS基团的消除。在700和900 cm−1处可见到TIPS基团的峰。

6、P6DVA- TIPS和P6DVA的DSC热谱图。P6DVA- TIPS和P6DVA没有熔点,这表明这些聚酯是无定形聚合物, Tg值分别为78和108◦C。

7、(a) P6DVA-TIPS和(b) P6DVA熔压薄膜的代表图像。P6DVA-TIPS和P6DVA的膜非常脆,可能是因为它们的芳香主链刚性。为了改善由含有游离羟基的DVA组成的聚酯的成膜性行为,有必要使用柔性二元醇,例如具有较长链的二元醇。

8、MeVA(●)、MeDVA(■)、P6DVA(▴)、纤维素(▬)在池塘水体和土壤中的BOD测定结果。

研究结论:

通过香草酸甲酯的二聚反应和硅烷化反应,合成了4种硅基保护的MeDVA-R单体。最终制得了含有游离羟基的聚酯,即P6DVA(相对分子质量=3.9×104)。P6DVA为无定形聚合物,玻璃化转变温度为108◦C,Td5%为385℃,40d内BOD生物降解率分别为8%和50.9%。P6DVA被认为是一种很有前途的非晶态可生物降解塑料,其热稳定性高于现有的可生物降解塑料。由于P6DVA的疏水和芳香骨架,其生物降解性低,酯键和DVA裂解的降解行为对于研究和控制P6DVA的降解具有重要意义。

参考文献:

Synthesis and characterization of novel potentially biodegradable aromatic polyesters consisting of divanillic acids with free phenolic hydroxyl groups

原文链接:

https://www.webofscience.com/wos/alldb/full-record/WOS:000860429600001

DOI10.1016/j.polymer.2022.125241