基于2,5-噻吩二甲酸改性的聚(丙烯-2,5-呋喃二甲酸酯)共聚酯：力学与阻隔性能的协同增强及其在包装材料中的应用前景

本工作通过引入2,5-噻吩二甲酸（TDCA）对全生物基聚酯聚(丙烯-2,5-呋喃二甲酸酯)（PPF）进行共聚改性，成功制备出高分子量聚(丙烯-2,5-噻吩二甲酸酯-co-2,5-呋喃二甲酸酯)（PPThF）共聚酯。该材料在保持优异气体阻隔性能（CO2和O2阻隔性分别为PET的29.0倍和9.3倍）的同时，实现了脆-韧转变（断裂伸长率从4.6%提升至29%），为绿色高性能包装材料提供了创新解决方案。

　　

Highlight

通过优化聚合工艺合成了一系列高分子量共聚酯。噻吩单元的引入显著改善了PPThF的拉伸性能。当噻吩含量为25 mol%时，PPTh₂₅F共聚酯相比PET具有更高的拉伸模量（2095 MPa）和拉伸强度（72 MPa），以及更优异的CO₂（19.0倍）和O₂（9.3倍）阻隔性能。此外，PPThF的断裂伸长率范围在4.6-29%之间，实现了脆性向韧性的转变，同时保持了出色的阻隔性能。这些发现表明该材料在包装领域具有广阔的应用前景。

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Materials

2,5-噻吩二甲酸二甲酯（DMTD, 98%）购自ChemTarget有限公司（绵阳，中国）。纯度99%的2,5-呋喃二甲酸二甲酯（DMFD） commercially sourced from 杭州云上新材料科技有限公司。1,3-丙二醇（PDO, 98%）、钛酸四丁酯（TBT, 99%）、1,1,2,2-四氯乙烷（C₂H₂Cl₄, 98%）和苯酚购自阿拉丁试剂有限公司（上海，中国）。乙二醇（EG, 99%）、氯仿（CHCl₃, HPLC级）和氘代试剂也用于实验。

Molecular structure of PPThF copolyesters

PPThF共聚酯通过传统熔融缩聚法合成，如Scheme 1所示。通过FT-IR和NMR对最终产物的微观结构进行了详细研究，以确定是否成功制备目标产物。图S1展示了PPF和PPThF共聚酯的FT-IR谱图。在PPF中，呋喃环的C-H和C=C伸缩振动分别出现在3121 cm^?1和1583 cm^?1（峰I），呋喃环的特征峰出现在1130 cm^?1（峰IV）。C-H...

Conclusion

本工作通过优化聚合工艺合成了一系列高分子量共聚酯。噻吩单元的引入显著改善了PPThF的拉伸性能。当噻吩含量为25 mol%时，PPTh₂₅F共聚酯相比PET具有更高的拉伸模量（2095 MPa）和拉伸强度（72 MPa），以及更优异的CO₂（19.0倍）和O₂（9.3倍）阻隔性能。此外，PPThF的断裂伸长率范围在4.6-29%之间，实现了脆性向韧性的转变，同时保持了出色的阻隔性能。这些发现表明该材料在包装领域具有广阔的应用前景。