中科院宁波所：最有前景的生物基平台化合物

工业生产倾向于直接酯化以避免额外的酯化步骤，而在实验室合成中首选酯交换反应来生产具有新颖性的聚酯结构。在呋喃聚酯合成的早期探索中，溶液聚合曾被尝试过，但存在分离纯化步骤多、收率低、低分子量等。然而，考虑到有时产品熔点太高，溶液聚合是一种选择。关于ROP开环聚合的报道多从环状酯或酸酐中获得聚酯，ROP开环聚合是目前PLA工业生产中的主流。

呋喃聚酯的首次报道合成可以追溯到 1946 年，当时美国塞拉尼斯公司申请了

PEF的FDCA酯交换的合成专利。

2.FDCA的聚酯

PEF聚酯

PEF聚酯

作为生物基和石油基聚酯竞赛中的最佳候选者，PEF 值得专门讨论。2009 年，甘迪尼等先驱在PEF的合成中报告了多种方法。在此之后，更多PEF特性的报告证明了PEF的潜力和可能性：它具有优异的热机械性能和优异的阻隔性能。2011 年，Gomes 等人通过酯交换制备PEF，玻璃化转变温度（TG) 为 80℃、高于PET（75℃），其熔化温度 215℃ 远低于PET的 260℃ 。PEF 令人满意的热性能够替代 PET。另外有研究人员发现PEF 的机械性能，发现拉伸模量为 2100 MPa 和拉伸强度66.7兆帕, 接近 PET (2000 MPa 和 45 MPa)。

PEF矿泉水瓶

科罗斯等人探讨了 PEF 的阻隔性能，并概述了多种重要结论：与 PET 相比，PEF 对氧气的阻隔率高 11 倍和 19 倍，其背后的原因是由于呋喃环极性和结构非线性导致呋喃环翻转困难。

PEF的合成

PEF的工业化生产以Avantium为主，他在荷兰通过其著名的 YXY 技术生产 PEF®从植物到塑料的技术. 他们计划于 2023 年开设其旗舰工厂，预计产能为 5 千吨/年。PEF在亚洲的商业化是在三井（日本），其与Avantium有合作关系。最近的消息，苏黎世联邦理工学院通过熔融聚合尝试了PEF 的大规模生产：他们报告了快速从环状低聚物合成瓶级PEF聚酯。苏尔寿正在与他们合作进行调整适应工业应用的过程。

其他含脂肪族二醇的呋喃聚酯

其他含脂肪族二醇的呋喃聚酯

用于合成其他聚（亚烷基）的脂肪族长链二醇 (C2–C18)呋喃酸酯已被广泛报道。大连化物所周光远等人已成功实现了合从 C3 到 C8 的一系列均聚酯的直接聚，即, 聚1,3-2,5-呋喃二甲酸丙烯酯（PPF），聚1,4-2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯（PBF），聚1,6-己烯 2,5-呋喃二甲酸酯（PHF）和聚辛烯 2,5-呋喃二甲酸酯（POF）。

事实上，PBT和PPT都是著名的工程塑料，所以研究它们的呋喃基聚酯同源物、PBF 和 PPF 已见报道。研究者调查了PBF 的热和机械性能，并将它们与 PBT 进行比较,结论显示 PBF 具有良好的热稳定性和机械强度，使其成为 PBT可能的替代品。

含刚性二醇的呋喃聚酯

含刚性二醇的呋喃聚酯

脂肪族长链聚酯的重要问题之一是玻璃化转化温度较低，这样大大降低了其应用温度范围。为了赋予呋喃聚酯所需的硬度，1,4:3,6-二脱水己糖醇 (DAH)等异构体，已在许多研究中应用。其中，异山梨醇（ISB）是研究最广泛的，并已在商业生物聚合物中用作明显的刚性结构和生物质来源的材料。

FDCA 和异山梨醇 (PDASF) 或异山梨醇 (PDAIF) 制备的聚酯通过编辑溶液缩聚。他们的玻璃化温度分别可以达到180℃和140℃。用 ISB (PBIS) 或 FDCA 改性的 PBS 聚合物。(PBSF) 用于可生物降解的薄膜应用，与获得的PBST 进行比较.， TPA、FDCA 和 ISB 均提高了玻璃化温度。

3.呋喃-聚酯复合材料

纳米技术的进步推动了聚合物复合材料进一步发展，被视为高分子科学不可缺少的一部分。实际上， 纳米复合材料被广泛应用于生物医学、电子、汽车等领域。具有巨大潜力的呋喃涤纶已经显现，该领域已进一步通过对含呋喃复合材料的评估进行扩展。很多报道强调纳米纤维素在增强材料中的重要性，因为它们具有高结晶度高阻隔性和强氢键操作。更多研究表明，通过双螺杆挤出制备的 PEF/纤维素复合材料正如预期的那样，离子表现出更快的结晶。

4.结论

用可再生资源制造材料是一种可持续经济要求。从生物基聚合物中脱颖而出，呋喃聚酯正在从学术界走出来向工业化。关键问题是原材料的价格， FDCA 的生产5-羟甲基糠醛的氧化反应，主要由贵金属催化生物质（果糖和木质素），不能满足工业的要求进行分离。

因此，迫切需要一种高效、经济、廉价的 FDCA 生产催化剂。如上所述，基于 FDCA 的聚酯材料呈现出令人鼓舞的性能，因为它们满足热机械性能, 奠定了基础，适用范围广、包装材料阻隔性优异、符合循环经济性。

但尽管如此， 无色透明呋喃聚酯的研究结果表明，呋喃聚酯因 FDCA 纯化不合格和脱羧或其他原因会导致的变色副反应。另一个问题是是 PEF 对紫外线照射出乎意料的敏感性，这表现出明显的降解迹象，例如变色，热性能恶化和链交联。

但是，随着进一步的合成进展和结构，对指定性能的操纵，基于 FDCA 的聚酯材料在各种领域。返回搜狐，查看更多