چگونه ترکیب اسید 2 ، 5-furandicarboxylic (FDCA) در پلی استرها خصوصیات مکانیکی و حرارتی مواد حاصل را بهبود می بخشد؟

ترکیب از 2،5-furandicarboxylic اسید (FDCA) در ستون فقرات پلی استر به طور قابل توجهی پایداری حرارتی پلیمر حاصل را بالا می برد. این عمدتا به دلیل استحکام ذاتی و معطر بودن حلقه Furan است که در برابر حرکت مولکولی مقاومت می کند و تجزیه زنجیرهای پلیمری را در دماهای بالا محدود می کند. بر خلاف پلی استرهای مبتنی بر اسید ترفنتالیک سنتی ، پلیمرهای مشتق از FDCA (مانند پلی اتیلن فورانوات ، PEF) می توانند دمای انتقال شیشه بالاتر (TG) و آستانه های تجزیه را نشان دهند ، و آنها را در برنامه های کاربردی از قبیل ، عایق های الکتریکی از نظر 100 درجه سانتیگراد و در مواردی که از نظر حرارتی از نظر حرارتی استفاده می کنند ، از نظر عملیاتی در مواردی که از لحاظ حرارتی استفاده می کند

FDCA با کمک به یک معماری مولکولی خطی ، سفت و مسطح ، قدرت مکانیکی پلی استرها را تقویت می کند. این استحکام چرخش اطراف ستون فقرات پلیمری را محدود می کند ، در نتیجه باعث ایجاد یک زنجیره گسترده تر و بسته بندی محکم تر در مراحل آمورف و نیمه کریستالی می شود. نتیجه افزایش قابل توجه در استحکام کششی ، مدول یانگ و استرس عملکرد است. در آزمایش استرس و فشار ، پولسازان FDCA به طور مداوم از همتایان PET خود ، به ویژه تحت بار زیاد و خستگی چرخه ای ، بهتر عمل می کنند ، که برای قطعات بادوام در کاربردهای ساختاری یا قالب های بسته بندی قابل استفاده مجدد ضروری است.

پلی استرهای اصلاح شده FDCA به دلیل حلقه Furan غنی از الکترونی و نسبتاً بی اثر ، مقاومت برتر در برابر تخریب شیمیایی را نشان می دهند. گروه های کربوکسیلات متقارن در 2،5 موقعیت ، سد را در برابر حملات هسته و الکتروفیلی به ویژه در محیط های اسیدی یا اساسی تقویت می کنند. این مزیت ساختاری مقاومت در برابر تورم ، هیدرولیز و نرم شدن ناشی از حلال را نشان می دهد. پلی استرهای FDCA از این رو برای روکش های ظروف شیمیایی ، پوشش در مجاری سیال صنعتی و بسته بندی های دارویی که در آن خلوص شیمیایی و یکپارچگی پلیمر ضروری است ، بسیار مناسب هستند.

پلی استرهای حاوی FDCA مقاومت ماوراء بنفش (UV) را به دلیل توانایی حلقه Furan در جذب و از بین بردن اشعه ماوراء بنفش بدون استفاده از برش زنجیره ای قابل توجه یا تغییر رنگ نشان می دهند. بر خلاف حلقه های بنزن در تفاتالات ، که مستعد ابتلا به نوری هستند ، حلقه Furan یک مشخصات دلوکالیزاسیون الکترون متفاوت را ارائه می دهد و شکل گیری رادیکال را تحت نور UV کاهش می دهد. این ویژگی مولکولی به پلی استرهای مبتنی بر FDCA اجازه می دهد تا عملکرد مکانیکی و وضوح نوری را در محیط های طولانی مدت در فضای باز یا خورشیدی مانند فیلم های گلخانه ای ، پانل های خودرو و اجزای سلول خورشیدی حفظ کنند.

FDCA با ایجاد مسیری پر پیچ و خم تر برای انتشار مولکول از طریق ماتریس پلیمر ، عملکرد سد گاز و بخار را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. ماهیت قطبی و استحکام FDCA باعث افزایش چگالی زنجیره و کاهش تحرک سگمنتال می شود و در نتیجه ضریب نفوذپذیری گازهایی مانند اکسیژن (O₂) ، دی اکسید کربن (CO₂) و بخار آب (H₂O) را کاهش می دهد. به عنوان مثال ، پلی اتیلن فورانوات (PEF) نشان داده شده است که حداکثر 10 برابر اکسیژن بهتر و 5 برابر خاصیت سد CO₂ بهتر از PET را ارائه می دهد ، و آن را برای بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی با کارایی بالا ، بسته های تاول های دارویی و فیلم های عایق هوایی ایده آل می کند.

با وجود سهم FDCA در خصوصیات با کارایی بالا ، سازگاری با مسیرهای زیست تخریب پذیر تحت تنظیمات کمپوست صنعتی یا تخریب آنزیمی را حفظ می کند. پلی استرهای مبتنی بر FDCA به دلیل افزایش آبگریز و دسترسی به پیوند استر ، شکاف هیدرولیتی سریع تری را نشان می دهند. منشأ زیستی مبتنی بر FDCA از تجزیه آن در محصولات تخریب غیر سمی و طبیعی که به طور طبیعی رخ می دهد ، پشتیبانی می کند. این باعث می شود مشتقات FDCA برای کاربردهای پایدار که در آن کاهش میکروپلاستیک کاهش یافته و سازگاری بهتر محیطی در اولویت قرار گرفته است ، مانند منسوجات پزشکی یکبار مصرف یا کالاهای مصرف کننده قابل تجزیه دریایی در اولویت قرار گیرد .