在“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)與全球綠色轉(zhuǎn)型的大背景下，生物基2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）憑借其優(yōu)異的阻隔性能、力學(xué)性能、耐高溫特性及天然生物基屬性，已成為紡織、包裝等多個領(lǐng)域的研究熱點。當(dāng)前，PEF產(chǎn)業(yè)已初步形成一定市場規(guī)模，但受生產(chǎn)工藝、成本等因素制約，多數(shù)企業(yè)尚未實現(xiàn)完全工業(yè)化生產(chǎn)。本文將重點介紹目前PEF合成工藝的優(yōu)勢與不足。

熔融縮聚法

作為目前合成PEF的主流工藝，熔融縮聚法分為直接酯化法與酯交換法。直接酯化法原料消耗低、反應(yīng)快、產(chǎn)物分子量大、無有害副產(chǎn)物，可兼容PET生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性與工藝適配性突出。然而，該反應(yīng)溫度高于240 ℃，易引發(fā)FDCA脫羧反應(yīng)導(dǎo)致分子量下降與產(chǎn)物發(fā)黃；酯交換法反應(yīng)條件溫和，對FDCA純度要求較低且產(chǎn)物色澤較淺，但需合成呋喃二甲酸二甲酯中間體，并需要處理有毒副產(chǎn)物甲醇，增加了工藝復(fù)雜度與環(huán)保壓力。

熔融縮聚法

溶液聚合法

溶液聚合法是一種將單體溶解于適當(dāng)溶劑中，在催化劑作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)的技術(shù)。該工藝反應(yīng)條件溫和，可避免高溫降解，產(chǎn)物色澤淺、副反應(yīng)少。但所得產(chǎn)物分子量偏低，難以滿足高性能要求，且反應(yīng)能耗高、周期長、溶劑回收成本高。

溶液聚合法

固相縮聚法（SSP）

固相縮聚法通過固態(tài)反應(yīng)提升聚酯材料相對分子質(zhì)量。該技術(shù)優(yōu)勢在于高結(jié)晶度預(yù)聚體可促使鏈端小分子及催化劑富集于非晶區(qū)，在較低溫度下維持高反應(yīng)活性，同時可有效抑制熱降解與氧化變色等副反應(yīng)。然而，該反應(yīng)通常耗時長達(dá)數(shù)十小時，能耗與成本高，結(jié)晶度調(diào)控、納米添加劑分散等問題仍待突破。

固相縮聚法

開環(huán)聚合法（ROP）

開環(huán)聚合法是一種通過斷裂環(huán)狀單體σ鍵生成線性聚合物的可控合成策略。該技術(shù)可精準(zhǔn)調(diào)控分子量與端基結(jié)構(gòu)，而且低溫反應(yīng)條件可有效抑制呋喃環(huán)熱氧化引起的黃變現(xiàn)象。然而，該技術(shù)單體制備需多步反應(yīng)且依賴有毒溶劑，工藝復(fù)雜且污染風(fēng)險高；反應(yīng)過程需嚴(yán)格控溫并使用高活性催化劑（如有機錫化合物），安全與環(huán)境壓力大。

開環(huán)聚合法

酶催化聚合法

酶催化聚合法作為一種綠色合成策略，為生物基PEF的制備提供了新思路。該技術(shù)核心優(yōu)勢在于用生物酶（如CALB）替代傳統(tǒng)錫、鈦等有毒金屬催化劑，符合綠色化學(xué)理念。酶促反應(yīng)具有高選擇性，能夠減少支化結(jié)構(gòu)的生成，從而優(yōu)化PEF的結(jié)晶性與力學(xué)性能。然而，酶催化聚合法聚合時間通常需超過24 h，反應(yīng)時間較長，且酶催化的成本也限制了規(guī)?；瘧?yīng)用。

酶催化聚合法

來源：紡織導(dǎo)報