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Molecular Mobility in Amorphous Biobased Poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) and Poly(ethylene 2,4-furandicarboxylate)

Authors :
Laurent Delbreilh
Frédéric Affouard
Shanmugam Thiyagarajan
Aurélie Bourdet
Antonella Esposito
Eric Dargent
Rutger J. I. Knoop
Groupe de physique des matériaux (GPM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)
Wageningen Food & Biobased Res, Bornse Weilanden 9, NL-6708 WG Wageningen, Netherlands
Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)
Source :
Macromolecules, 51(5), 1937-1945, Macromolecules, Macromolecules, American Chemical Society, 2018, 51 (5), pp.1937-1945. ⟨10.1021/acs.macromol.8b00108⟩, Macromolecules, 2018, 51 (5), pp.1937-1945. ⟨10.1021/acs.macromol.8b00108⟩, Macromolecules 51 (2018) 5
Publication Year :
2018
Publisher :
American Chemical Society (ACS), 2018.

Abstract

Among all the emergent biobased polymers, poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) (2,5-PEF) seems to be particularly interesting for packaging applications. This work is focused on the investigation of the relaxation dynamics and the macromolecular mobility in totally amorphous 2,5-PEF as well as in the less studied poly(ethylene 2,4-furandicarboxylate) (2,4-PEF). Both biopolymers were investigated by differential scanning calorimetry and dielectric relaxation spectroscopy in a large range of temperatures and frequencies. The main parameters describing the relaxation dynamics and the molecular mobility in 2,5-PEF and 2,4-PEF, such as the glass transition temperature, the temperature dependence of the α and β relaxation times, the fragility index, and the apparent activation energy of the secondary relaxation, were determined and discussed. 2,5-PEF showed a higher value of the dielectric strength as compared to 2,4-PEF and other well-known polyesters, such as poly(ethylene terephthalate), which was confirmed by molecular dynamics simulations. According to the Angell's classification of glass-forming liquids, amorphous PEFs behave as stronger glass-formers in comparison with other polyesters, which may be correlated to the packing efficiency of the macromolecular chains and therefore to the free volume and the barrier properties.

Details

ISSN :
15205835 and 00249297
Volume :
51
Database :
OpenAIRE
Journal :
Macromolecules
Accession number :
edsair.doi.dedup.....cd5bff26f5a4846d217b4159480c1ca2