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異山梨醇基生物高分子材料的研究進展

2018-04-02 02:50:21申小龍王自慶王慶印王公應
石油化工 2018年1期
關鍵詞:山梨醇玻璃化聚醚

申小龍 ,王自慶 ,王慶印 ,王公應

(1.中國科學院 成都有機化學研究所 中國科學院成都有機化學有限公司,四川 成都 610041;2.中國科學院大學,北京 100049)

隨著全球石油資源的逐年減少和生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化,以可再生的生物質(zhì)資源替代傳統(tǒng)化石能源和材料的經(jīng)濟效益及環(huán)保意義日漸凸顯[1]。生物質(zhì)利用主要是指利用物理、化學和生物等轉化技術將可再生生物質(zhì)原料轉化為生物醇、有機酸、糖類和烴類等基礎化學品的過程。常見的生物質(zhì)轉化過程主要有纖維素制乙二醇、甘油制丙二醇、葡萄糖制丁二酸和糖厭氧發(fā)酵制乳酸等過程,其中丙二醇、丁二酸和乳酸等的合成已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

近年來,生物基化學品逐漸成為大型跨國公司競爭的焦點,杜邦、巴斯夫和帝斯曼等國際知名的大型跨國化工公司均開始將生物質(zhì)化學產(chǎn)品的開發(fā)和商業(yè)化作為重要的業(yè)務方向[2]。其中,以生物基單體為原料制備生物基高分子聚合物是研究的重點。目前,可生物降解塑料領域常見的聚乳酸和聚羥基烷酸酯均是以生物質(zhì)為原料經(jīng)生物發(fā)酵和化學聚合等過程獲得,原料以可食性淀粉為主。然而,由于目前完整配套的工業(yè)體系尚未形成,均一原料的收集運輸難題以及技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的脫節(jié)問題等導致了生物基高分子的成本普遍高于石油基高分子,制約了生物基高分子的大規(guī)模推廣應用[3]。而且上述生物基高分子材料的結構單一,影響了聚合物應用性能,限制了該類聚合物應用范圍的拓展。

異山梨醇(IS,學名 1,4∶3,6-二脫水-D-葡萄糖醇)被認為是僅次于乳酸的一類重要生物基原料,是目前唯一實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的糖醇類單體[4]。長期以來由于IS的工業(yè)化生產(chǎn)原料主要為淀粉和葡萄糖,導致IS的生產(chǎn)成本過高,因此主要用于食品、化妝品、醫(yī)藥、表面活性劑和塑化劑等高附加值產(chǎn)品領域。近年來隨著纖維素轉化IS路線的產(chǎn)業(yè)化,IS的生產(chǎn)成本大大降低,與其他生物質(zhì)聚合單體相比,成本優(yōu)勢越加明顯[5]。同時,相對其他生物基原料,IS剛性分子和手性結構的特點使其可作為一種重要的聚合物單體用于構筑各種具有高玻璃轉化溫度和特殊性能的高分子。因此,以價格低廉的IS為原料合成高性能高分子聚合物成為生物基高分子材料領域的研究熱點[6]。其中,以IS為原料制備的生物基聚碳酸酯(PC),作為高品質(zhì)的工程塑料已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,被用于光學、能源和電子儀器等領域[7]。

本文介紹了IS的結構特點和制備方法,綜述了近年來IS在高分子材料領域內(nèi)的應用情況,重點論述了在聚合物分子中引入IS的設計思路與合成方法,總結了目前IS型高分子所存在的問題,并對未來發(fā)展趨勢進行了展望。

1 IS的制備方法

1.1 IS的結構特點

1,4∶3,6-二縮水已六醇的結構見圖1。從圖1可看出,IS(1b)與異甘露醇(1a)和異艾杜醇(1c)為 1,4∶3,6-二縮水已六醇的三種異構體。1,4∶3,6-二縮水已六醇由兩個順式-稠環(huán)四氫呋喃環(huán)組成,呈V型,夾角120°。IS有一個外羥基和一個內(nèi)羥基,受分子內(nèi)氫鍵的作用,其內(nèi)羥基活性較低。IS是剛性分子且具有手性結構,以它為原料合成的聚合物具有較高的玻璃化轉變溫度,并有望合成具有特殊性能的手性高分子材料。IS雖已較早實現(xiàn)工業(yè)化,但應用于高分子領域卻鮮有報道,這是由于IS純度較低且生產(chǎn)成本高[8-9]。近年來,隨著生產(chǎn)工藝的不斷改善和分離技術的提高,IS的性價比在不斷提升,因此成為生物基聚合物單體研究的熱點。

圖 1 1,4∶3,6-二縮水已六醇的分子結構[6]Fig.1 Molecular structures of 1,4∶3,6-dianhydrohexitols[6].

1.2 IS的制備方法

工業(yè)上IS的制備路線見圖2。從圖2可看出,淀粉(或纖維素)經(jīng)水解轉化為葡萄糖,葡萄糖催化加氫制得山梨醇,再由山梨醇脫水得到IS。目前,工業(yè)生產(chǎn)IS主要以淀粉原料[8-9]?;诶w維素價格低廉和來源豐富的優(yōu)點,以纖維素為原料生產(chǎn)IS成為近年來研究的熱點。Liang等[10]以HCl和Ru/C為催化劑,在215 ℃下催化纖維素轉化IS,產(chǎn)率達到49.5%。Op de Beek等[11]將H4SiW12O40與Ru/C結合催化纖維素,通過一步反應得到產(chǎn)率50%以上的IS,且當采用脫去木質(zhì)素的麥草紙漿為原料時,IS產(chǎn)率可達63%。以纖維素獲取IS的路線一旦產(chǎn)業(yè)化,IS的生產(chǎn)成本將大幅降低。

圖2 淀粉(纖維素)制備IS的路線[9]Fig.2 General scheme for the synthesis of IS from starch(cellulose)[9].

山梨醇為鏈式多元醇,六個羥基直鏈均可參與脫水反應,所以存在多種脫水反應路徑[12-13]。IS是山梨醇的二次脫水產(chǎn)物,主要通過在酸性催化劑條件下,經(jīng)兩步脫水得到(見圖3)。值得注意的是,山梨醇經(jīng)一次脫水后除了生成1,4-脫水山梨醇之外,還可能生成1,5-脫水山梨醇、2,5-脫水甘露醇和2,5-脫水艾杜醇等。在通常情況下,由于C4—OH基團與C1位置的親核取代反應比較容易進行,所以一次脫水產(chǎn)物以1,4-脫水山梨醇為主。在酸性條件下對1,4-脫水山梨醇進行二次脫水,主要產(chǎn)物為含兩個羥基的IS和少量的其他聚合產(chǎn)物(如胡敏素等)。

圖3 山梨醇的催化脫水反應[12]Fig.3 Reaction scheme of the catalytic dehydration of sorbitol[12].

目前,山梨醇作為IS的主要生產(chǎn)原料,在全球范圍內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)[13]。我國山梨醇生產(chǎn)始于1958年,主要采用葡萄糖間歇氫化技術。到2015年底,國內(nèi)產(chǎn)量已經(jīng)超過3 Mt,位居世界前列[14],這為利用IS生產(chǎn)聚合物提供了充足的原料來源。

2 IS基高分子材料

塑料等石油基高分子材料目前被廣泛應用,該類聚合物不僅原料依賴原油,加快了石油危機,而且在自然界中難以分解,造成嚴重的“白色污染”問題。具有原料來源廣泛、可再生和可生物降解等優(yōu)點的生物基高分子成為最有可能替代石油基高分子的新材料。IS作為山梨醇的脫水產(chǎn)物,具有原料來源豐富、可降解以及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,并具有手性特征,在液晶、光學塑料、功能性高分子材料等方面有著廣泛的應用前景。IS在幾種典型高分子聚合物領域的應用情況見圖4。

圖4 基于IS的生物基高分子聚合物Fig.4 Bio-based polymers derived from IS.

2.1 聚醚

聚醚是一種重要的化工原料,工業(yè)上主要用于非離子表面活性劑、潤滑劑、液流體和聚氨酯樹脂類產(chǎn)品的合成。1962年,Martin Marietta公司[15]以IS為原料,在無水堿性環(huán)境下,通過與環(huán)氧氯丙烷反應,合成了聚異山梨醇縮水甘油醚(見圖5)。當IS與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為5∶1時,含環(huán)氧封端基團的聚醚產(chǎn)率最高,但也僅為46.5%。此后,專利[16]報道了在水溶液中制備聚異山梨醇縮水甘油醚,并用于替代雙酚A中間體以制備環(huán)氧型樹脂。研究顯示,在水溶液中合成產(chǎn)品的產(chǎn)率明顯高于在有機溶劑中,可達96%。Achet等[17]以溴代烷烴替代環(huán)氧氯丙烷與IS反應,在二甲基亞砜溶劑中合成異山梨醇二烷基醚的產(chǎn)率同樣可以達到96%,但該方法表現(xiàn)出了更高的反應速率。

圖5 IS與環(huán)氧丙烷制備聚縮水甘油醚[15]Fig.5 Synthesis of polyether from IS and epichlorohydrin[15].

IS中羥基的反應活性較低,為了提高轉化率和聚醚的相對分子質(zhì)量,Achet等[17]還將微波輔助技術應用于異山梨醇基聚醚的合成過程,先用微波處理IS和二甲磺?;镣榈募妆饺芤汉铣?,8-雙(異山梨醇基)辛醇醚;然后,再將1,8-雙(異山梨醇基)辛醇醚與辛二醇二甲磺酸酯反應制得1,8-雙(異山梨醇基)辛醇醚/辛二醇聚醚。采用該法合成的聚醚的產(chǎn)率達到94%,Mw接近6 800,聚合物相對分子質(zhì)量分布(PDI)為1.91。此后,Chatti等[18]進一步研究了在聚醚合成過程中二甲磺酰基烷烴的亞甲基鏈長對反應產(chǎn)物的影響。研究顯示當亞甲基鏈長為4或6,產(chǎn)物主要以非線型聚合物為主;當亞甲基鏈長為8,10,12時,產(chǎn)物主要以線型聚合物為主,且聚醚的熔融溫度(Tm)隨著鏈長的增加而升高;如亞甲基鏈長為12時,聚醚的Mw為1 960,PDI為1.29,Tm為37 ℃,這類IS基聚醚可作為優(yōu)良的聚氨酯(PU)合成原料[19]。

2.2 聚酯

聚酯是一類性能優(yōu)異的工程塑料,在纖維、包裝和醫(yī)用材料等領域廣泛應用。其中以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的應用范圍最廣。雖然該類聚合物在耐磨性、耐化學藥品性、電絕緣和機械力學性能方面優(yōu)勢明顯,但在耐熱性能方面表現(xiàn)較差。Storbeck等[20]采用IS與乙二醇和對苯二酰氯共聚的策略合成IS改性的PET聚合物,研究顯示,當產(chǎn)物中IS的含量為2%~6%(x)時,PET的玻璃化轉變溫度可提高至86 ℃;繼續(xù)增加IS的含量至20%(x)時,玻璃化轉變溫度可提高至120 ℃。此后,文獻[21-24]采用相同的方法將IS引入PBT和PTT的結構,發(fā)現(xiàn)IS獨特的環(huán)狀結構可顯著改善聚合物的玻璃化轉變溫度、熱穩(wěn)定性和機械強度等應用性能。但改性過程中所用主要原料苯二甲酰氯為劇毒原料,不符合綠色化學理念。最近,Bersot等[25]發(fā)現(xiàn)在氧化銻和三乙氧基鋁復合催化體系中,對苯二甲酸與乙二醇和IS通過傳統(tǒng)的酯化聚合工藝也可以合成PET/聚對苯二甲酸異山梨醇酯共聚物。該聚合物的Mw可達到29 050,且可降低催化劑中的銻含量。另外,Gioia等[26]還將IS和PET的醇解產(chǎn)物與丁二酸進行熔融共聚直接合成IS嵌段的PET,該共聚物具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能和力學性能,且玻璃化轉變溫度和端基組成可以通過調(diào)整反應物比例進行調(diào)控。該工藝的提出對廢棄PET片材的回收再利用具有重要現(xiàn)實意義。

脂肪族聚酯是一種環(huán)境友好的可生物降解材料,熔點低和力學性能差是目前制約其大規(guī)模推廣應用的主要因素。Okada等[27]將IS與脂肪族二酰氯(亞甲基鏈長分別為2,3,4,8)通過縮聚反應得到IS基聚酯(見圖6)。該聚酯的Mn為8 000~34 000,隨亞甲基長度的增加,Mn增大,而玻璃化轉變溫度降低,當亞甲基長度為2時,玻璃化轉變溫度可達75 ℃,但脂肪族二酰氯是有毒原料,對環(huán)境危害較大。Noordover等[28]將IS用于聚丙二醇丁二酸酯和聚丁二醇檸檬酸酯的改性研究,發(fā)現(xiàn)引入IS嵌段后可以提高聚酯的玻璃轉化溫度,但Mw僅為2 000~4 000,機械力學性能較差。段榮濤等[29]以丁二酸、1,4-丁二醇(BD)和IS為原料,通過熔融擴鏈法合成了一種高相對分子質(zhì)量的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)-聚丁二酸異山梨醇酯嵌段聚酯。該聚酯在高IS含量時仍具有較高的相對分子質(zhì)量,Mw可達70 000。IS嵌段還可使PBS的玻璃化轉變溫度大幅提高;當IS含量為60%(x)時,玻璃化轉變溫度可達68 ℃。此外,IS嵌段也可提高PBS的力學性能,引入IS可使PBS的抗拉伸強度提高14.1 MPa,斷裂伸長率則是PBS的2倍。

圖6 IS和脂肪族二酰氯制備聚酯[27]Fig.6 Synthesis of polyester from IS and aliphatic acid chloride[27].

2.3 PU

PU因成型加工簡便且力學性能優(yōu)異,被廣泛應用于人造革和建筑等領域。但PU在自然環(huán)境下不可降解,對環(huán)境有嚴重的負面影響,近年來開發(fā)生物可降解的PU材料是研究熱點。Thiem等[30-31]先將IS轉化為2,5-雙(氯代甲?;┊惿嚼娲迹倥c二氯甲酸酯通過界面縮聚制得Mn為3 000的IS基PU,但該聚合物的相對分子質(zhì)量過低并不能滿足商品PU的要求。而后,Cognet-Georjon等[32]以IS為原料通過直接與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)反應的方法制得MDI/IS(見圖7),Mn可以達到15 000,玻璃化轉變溫度為187 ℃。最近,Kim等[33]以六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、聚四氫呋喃(PTMEG)和IS為原料,通過直接縮聚也得到了Mw高達266 900的PTMEG/HDI/IS。該PU顯示出了優(yōu)秀的生物降解性能,在自然條件下經(jīng)過8周后降解了4%~9%,同時具有優(yōu)異的力學性能和熱力學性能。

圖7 IS和二苯基甲烷二異氰酸酯制備PU[32]Fig.7 Synthetic polyurethane from IS and diphenyl-methane-diisocyanate[32].

IS結構中剛性環(huán)的吸電子作用導致醇羥基活性較低,尤其是內(nèi)羥基通常需要較長時間才能反應完全。Javni等[34]以PTMEG與MDI為原料,首先得到端基NCO的預聚體,然后將預聚體與IS和BD通過交聯(lián)反應得到PTMEG/MDI/BD/IS。研究顯示,采用該兩步反應過程可使IS的反應速率和活性得到大幅提升;IS的引入還可增加PU的剛度,使其玻璃化轉變溫度、熔點和抗拉強度都得到提高。特別是僅使用IS做擴鏈劑時,獲得PU的熔融溫度最高可達206 ℃。Oprea等[35]以 HDI、PTMG和IS為原料,通過兩步法得到了IS嵌段的PU。第一步通過HDI和PTMG得到NCO封端的預聚體,第二步通過預聚體和IS得到PU。研究顯示該PU具有良好的熱穩(wěn)定性,在250 ℃下質(zhì)量損失率僅5%,且具有優(yōu)異的機械性能,抗拉伸強度可達27 MPa。

2.4 聚酰胺

聚酰胺(PA)的生產(chǎn)量和需求量位于五大工程塑料的首位。生物基PA理論上可以完全替代石油基的同類產(chǎn)品,因此開發(fā)生物基PA可減少對石油資源的依賴,具有低碳、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢。

IS在合成PA聚合物過程中,羥基需先轉化為二氨基或二酸衍生物,然后才可用于PA的合成。Thiem[36]將IS先轉化為2,5-雙(氨基鹽酸)異山梨醇,然后與間苯二甲酰氯進行界面縮聚可以獲得聚間苯二甲酰異山梨醇二胺(見圖8)。當反應物的摩爾比為1∶1時,產(chǎn)物的Mn可達到24 600。Okada等[37]將IS與α-氨基酸反應也得到一系列2,5-雙(α-氨?;┊惿嚼娲?;將其與二(對硝基苯基)二元羧酸酯在吡啶溶液反應得到IS基聚酯酰胺。研究顯示,聚合物相對分子質(zhì)量可通過調(diào)節(jié)氨基酸種類和二元羧酸的鏈長來調(diào)控,采用該法合成的聚合物的最高Mn可達38 000,PDI僅為1.4,該類聚酯酰胺的降解性能明顯優(yōu)于同類PA產(chǎn)品。

圖8 2,5-雙(氨基鹽酸)異山梨醇與間苯二甲酰氯制備PA[36]Fig.8 Synthetic polyamide from2,5-diamin-isosorbide dihydrochloride and isophthaloyl dichloride[36].

Caouthar等[38]以2,5-雙(4-芐胺基)異山梨醇與對苯二甲酰氯為原料,通過界面縮聚法和微波法,制得聚對苯二甲酰2,5-(芐基)異山梨醇二胺,重點考察了聚合方法對聚合物性能的影響,實驗結果顯示,以微波法合成的PA的收率可達100%,黏均相對分子質(zhì)量可達140 000,Tm在300 ℃以上。微波法相對界面縮聚法雖然效率有大幅提高,但反應過程中仍需要使用溶劑,不利于工業(yè)推廣。近來,Wroblewska等[39]采用熔融縮聚法替代微波法也獲得了Mn為18 100的聚辛二酰2,5-(丙基)異山梨醇二胺,而且可以有效避免使用有害溶劑,符合綠色化學理念。

2.5 PC

PC是發(fā)展最快的工程塑料,目前的產(chǎn)能僅次于PA,常見的PC主要為雙酚A型。使用過程中緩釋的雙酚A(BPA)具有雌激素效應和慢性毒效應,對人們身體健康造成嚴重危害,許多國家已經(jīng)明令禁止在食品行業(yè)使用BPA-PC[40-41]。在此背景下,以IS基為原料合成的生物基PC作為BPA-PC的替代品應用于食品包裝領域得到了研究者的廣泛關注。

Chatti等[42]通過雙光氣與IS的縮聚反應制備了Mn為30 000的IS基聚碳酸酯(PIC),但是光氣毒性很大,且產(chǎn)生的副產(chǎn)物對設備具有強腐蝕作用,目前基本已被酯交換法所替代。Betiku等[43]以碳酸二苯酯(DPC)替代光氣,在甲醇鈉催化體系中采用熔融酯交換縮聚法合成PIC(見圖9),該PIC的Mn僅有14300,不能滿足工程塑料領域?qū)ο鄬Ψ肿淤|(zhì)量的要求。Yokoe等[44]采用活化端羥基的方法,先將IS轉化為異山梨醇衍生物然后再合成PC,但是聚合物的相對分子質(zhì)量依然較低。因此開發(fā)高效催化劑,獲得高相對分子質(zhì)量PIC以滿足工程塑料領域的應用要求是研究重點。最近,Eo等[45]發(fā)現(xiàn)在Cs2CO3催化作用下,DPC和IS通過熔融酯交換法合成PIC,該PIC的Mw可以達到32 600,PDI也僅為1.79。他們還發(fā)現(xiàn)當催化劑的用量低于0.2×10-6時可以很好地解決PIC外觀色度差的問題,且玻璃化轉變溫度為164 ℃,作為高檔PC替代品在光學元件領域也具有很好地應用前景。孫瑋等[46]為了解決無機堿催化劑殘留影響熱穩(wěn)定性和外觀色澤問題,以四乙銨咪唑鹽催化DPC和IS的酯交換縮聚反應,使PIC的Mw達到25 600,進一步研究熱力學性能發(fā)現(xiàn),玻璃化轉變溫度為162 ℃,熱分解溫度(失重5%)可達326 ℃。

圖9 IS與碳酸二苯酯制備PC[43]Fig.9 Synthesis of poly(isosorbide carbonate) from IS and diphenyl carbonate[43].

Lee等[47]將IS引入BPA-PC,用于降低BPA的使用量并改善BPA-PC的性能,研究結果顯示,當IS的含量達到80%時,該BPA-PC的拉伸性能由1.6 GPa提高至2.6 GPa,抗拉強度由60 MPa提高至84 GPa,玻璃化轉變溫度由158 ℃提高至180℃。日本帝人將IS引入生物PC樹脂“PLANEXT”系列產(chǎn)品開發(fā)出“PLANENTD-7000”,該新牌號產(chǎn)品除了玻璃化轉變溫度比以往產(chǎn)品提高22 ℃之外,其表面硬度、耐候性及耐化學藥品性也高于同類石油基產(chǎn)品[48]。

除了常見的芳香族PC,基于優(yōu)異的生物相容性和機械力學性能,脂肪族PC作為可生物降解聚合物替代傳統(tǒng)石油基聚合物在可生物降解塑料領域也得到越來越多地關注[49]。目前,融化點溫度低和結晶速率慢是影響應用領域拓展的主要限制因素。Yokoe等[50]以苯甲酯化異山梨醇和不同亞甲基長度的脂肪族二醇通過溶液縮聚法獲得了一系列Mn為20 000左右的PC,該系列PC的玻璃化轉變溫度可達48 ℃,具有良好的熱穩(wěn)定性,但IS反應前需要先轉化為其衍生物,不符合原子經(jīng)濟的原則。Li等[51]以IS、脂肪族二元醇和碳酸二甲酯為原料通過酯交換縮聚法合成了一種IS/脂肪族二元醇無規(guī)共聚碳酸酯,IS的引入可以使該產(chǎn)品的玻璃化轉變溫度和熱穩(wěn)定性都顯著提高,同時還可以改善該產(chǎn)品的斷裂伸長率和生物降解性能;為了改善IS羥基反應活性差的缺點,向反應過程中引入對苯二甲酸二甲酯,通過熔融縮聚得到一種IS基PC/聚對苯二甲酸丁二酯無規(guī)共聚物,該生物基PC的玻璃化轉變溫度進一步提高至146 ℃[52]。

2.6 其他

IS除了在聚酯和聚醚等常見聚合物合成和改性領域多有報道外,作為一種聚合單體在其他高性能樹脂功能化領域也有應用。任鴻烽等[53]采用兩步法將IS引入聚酰亞胺結構,不僅可以提高聚酰亞胺的溶解性而且還可以改善其光學性能。Belgacema等[54]將IS嵌段引入雙酚A聚砜樹脂,制得IS嵌段的聚酯砜相比傳統(tǒng)聚酯砜具有更高的玻璃化轉變溫度;且玻璃化轉變溫度隨著IS含量的增加而升高,最高可達242 ℃,比雙酚A聚砜樹脂提高了46 ℃。為解決聚酯聚羥基脂肪酸酯(PHA)熱穩(wěn)定性低和機械力學性能差的缺點,Lorenzini等[55]將IS引入聚羥基脂肪酸制得一種新型全生物基PHA,TG表征結果顯示,IS的引入提高了PHA失重溫度,將失重50%的溫度提高100 ℃以上。

3 結語

IS具有原料來源豐富、熱穩(wěn)定性好和剛性無毒等優(yōu)點,在聚醚、聚酯、PU、PA和PC等高分子材料合成和改性領域已經(jīng)得到廣泛研究。剛性分子的引入可以使聚合物的玻璃化轉變溫度、熱穩(wěn)定性能和力學性能都能提高。但是,由于IS的純度不高和羥基活性低的缺點,使得聚合反應過程條件苛刻,且伴隨大量副反應。另外,工業(yè)合成IS技術還面臨著IS產(chǎn)率偏低、催化劑不穩(wěn)定和產(chǎn)物分離提純成本高等問題,導致IS的成本依然偏高,阻礙著IS基高分子材料的大規(guī)模推廣應用。降低IS的生產(chǎn)成本以及開發(fā)合成IS基聚合物新技術,特別是高效催化劑,是實現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化應用的關鍵。近年來,隨著化工技術突破和研究者對IS及其聚合物合成研究投入的增加,同時化石類資源的日益枯竭迫使人們對可再生生物質(zhì)資源利用的日趨重視,IS基高分子材料的研究和應用必將迎來新的機遇。

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