目前廣泛使用的生物基高分子材料主要有聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸(PHA)、聚羥基乙酸(PGA)、聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等，此類高分子材料以可再生資源為主要原料，在減少塑料行業(yè)對石油化工產(chǎn)品消耗的同時，也減少了石油基原料生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染，具有節(jié)約石油資源和保護環(huán)境的雙重功效，是當前高分子材料的一個重要發(fā)展方向，也是實現(xiàn)“節(jié)能減排”、發(fā)展“綠色經(jīng)濟”和“低碳經(jīng)濟”的重要手段之一。然而，在實際應用中這些生物基高分子材料的力學性能(如強度、模量、抗蠕變等)與耐熱性能(如熱機械性能、熱變形溫度等)均明顯低于聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、芳香尼龍(PA)、雙酚A型環(huán)氧樹脂(Epoxy)等石油基工程塑料，從而無法滿足生物基高分子材料在工程塑料領域的巨大需求。其根本原因是生物基高分子材料的分子骨架中缺乏剛性的芳香環(huán)結構，導致性能偏低。因此，生物基高分子要想部分取代和補充石油基高分子，迫切需要通過合成技術，在其分子結構中引入剛性環(huán)結構，用以賦予生物基高分子材料較高的耐熱性和力學性能，從而實現(xiàn)生物基高分子材料在工程塑料領域的應用和對石油基高分子材料的有效替代。

　　中科院寧波材料所朱錦研究員帶領的生物基高分子材料團隊通過2,5-呋喃二甲酸與乙二醇共聚，采用直接酯化縮聚法，制備了一系列分子結構中呋喃環(huán)含量不同的生物芳香聚酯PEF(又稱生物基PET)，如圖1所示，特性黏度控制在0.75-0.98dL/g之間。TGA和DSC研究表生物基聚酯的Tg明顯升高，PEF的Tg比PET提高18°C，熔融溫度降低40°C，強度和模量明顯提高。材料氣體阻隔性測試表明PEF的CO2阻隔性能比PET提高14.8倍，O2阻隔性能比PET提高6倍。由于生物基芳香聚酯PEF具有好的耐熱性、強度、模量和阻隔性，目前放大到5L反應釜，實現(xiàn)了PEF公斤級制備，特性黏度0.65-0.95dL/g之間，不同級別精確可控，并解決了呋喃聚酯顏色發(fā)黃的問題，制備出無色透明共聚酯。在此基礎上開展了纖維、薄膜、工程塑料等領域的應用研究，如圖2所示。目前已申請相關中國及國際專利9項(CN201410763313.2，CN201410787166.2，PCT/CN2014/094066，2016108312265，2016108312138等)。

　　為了拓展PEF的應用領域，開發(fā)出了高韌性呋喃共聚酯PECF，其具備了優(yōu)良的綜合性能，PECF的Tg比PET提高11°C，熔融溫度降低35°C，CO2阻隔性能比PET提高5.2倍，O2阻隔性能比PET提高3.2倍，而斷裂伸長率達到154%，性能對比如表1，圖3所示，完全滿足塑料啤酒瓶的制造需求。開發(fā)的耐高溫呋喃共聚酯PETF系列聚酯，其玻璃化轉變溫度最高達到122°C，且具有很好的沖擊性能，與聚碳酸酯(PC)相比，克服了PC耐溶劑性差的缺點。PETF系列生物基芳香聚酯同時具備了耐高溫、耐溶劑、良好的抗沖性和人體接觸安全性，非常適合用于嬰兒奶瓶、玩具等制造，也可替代和補充PC用于航空、汽車制造等眾多領域(Polymer, 2016, 103: 1-8.)。,

　　上述工作得到中科院寧波材料所一三五項目、國家科技支撐計劃、國家基金、寧波市基金等支持(2015BAD15B08，51503217，2016A610254)。

　　圖1 聚呋喃二甲酸乙二醇酯的合成

　　圖2 呋喃二甲酸基聚酯的應用

　　表1 呋喃共聚酯PECF與PET的性能對比

　　圖3 PECF呋喃共聚酯