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摘 要

当今大多数材料属于石油基高分子化合物，来源于石油等不可再生资源。随着不可再生资源的消耗和环境污染，对环境友好的生物基材料逐渐被人们开发和利用。生物基材料是一种来源于生物质的可再生材料，有望替代不可再生的石油基材料。2,5-呋喃二甲酸（FDCA），作为极具价值的合成生物基材料的单体之一，逐渐广泛被人们关注。可以通过直接酯化法、酯交换法等制备FDCA聚酯。聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯将逐步替代聚对苯二甲酸乙二酯工程塑料，发展前景广阔。本课题主要研究FDCA和二醇反应，以酯化法合成FDCA聚酯。

关键词：2,5-呋喃二甲酸 生物基 聚酯 制备 表征

Synthesis and Characterization of Bio-based 2,5-furandicarboxylic Acid Polyester Materials

Abstract

Today, most materials are petroleum-based high-molecular compounds derived from non-renewable resources such as petroleum. With the consumption of non-renewable resources and environmental pollution, environmentally friendly bio-based materials are gradually being developed and used by people. Bio-based materials are renewable materials derived from biomass and are expected to replace non-renewable petroleum-based materials. 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), which is one of the raw material compounds for the highly valuable bio-based materials, has gradually been widely concerned.FDCA polyester can be prepared by direct esterification, transesterification, etc. Polyethylene 2,5-furandicarboxylate will gradually replace polyethylene terephthalate engineering plastics, and has broad prospects for development. This topic mainly focuses on the reaction of FDCA and diols, and the synthesis of FDCA polyesters by esterification.

Key Words: 2,5-furandicarboxylic ; bio-based ; polyester;preparation ; characterization

目 录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1生物基材料的概述 1

1.1.1生物基材料的概述 1

1.1.2生物基聚酯的分类 3

1.1.3生物基聚酯常用的制备方法 5

1.1.4生物基聚酯的应用 5

1.2 FDCA聚酯的概述 6

1.2.1 FDCA的简介 6

1.2.2 FDCA聚酯的简介 7

1.2.3 FDCA聚酯的应用 8

1.2.4聚呋喃二甲酸乙二醇聚酯的合成方法 9

1.3本文的研究内容及研究意义 9

1.3.1研究内容 9

1.3.2研究意义 10

第二章 实验材料与方法 11

2.1实验材料 11

2.1.1实验仪器 11

2.1.2实验试剂 11

2.2实验方法 12

2.2.1单体制备 12

2.2.2聚合物制备（溶液缩聚法） 13

第三章 结果与讨论 15

3.1 实验结果 15

3.1.1 2,5-呋喃二甲酰氯的合成结果 15

3.1.2 呋喃-2,5-二基二甲醇的合成结果 15

3.1.3 聚合物的合成结果 15

3.2 实验讨论 16

第四章 结语与展望 17

参考文献 18

部分化合物的光谱图 21

致谢 24

文献综述

1.1生物基材料的概述

1.1.1生物基材料的概述

聚酯材料是一种高分子聚合物，其中它的主链是由有机羧酸和醇脱水缩合而成。聚酯材料在包装、纤维、非织造布等方面都有广泛使用。当前世界上大部分的聚酯材料都属于石油基聚酯，即从石油等化石能源中提取原料合成聚酯。随着世界对聚酯材料需求的不断增长以及经济水平的不断发展提升，石油基合成材料正在面临资源紧张以及原料价格波动的问题，导致产生了聚酯产品需求增长与全球不可再生资源有限之间的矛盾。同时，开发石油基聚酯产品的过程中会造成严重的环境问题，而且不可避免的，许多中间体以及排放物对人类健康也有很大的威胁（如废液废气废渣的排放、有害物质的泄露等）。因此，无论从保护环境还是保护人类生命健康的角度来说，开发绿色可再生的聚酯材料十分必要，这对建设可持续发展的社会具有重要意义。

生物基材料（bio-based material）按照ASTM（美国试验与材料协会）的定义，是指一种有机材料，其中碳是经过生物体的作用后可再利用的资源^[1]。生物质资源是可再生的并且大部分都能在自然界中获取到，而且成本低廉，它为化石燃料提供了最可行的替代方案，用于可持续生产液体燃料和有机化学品。上世纪九十年代以来，聚酯纤维需求量快速增长，石油资源开始出现稀缺，化石燃料的价格波动引起人们的关注。我国经济快速发展的同时，提出了建设“环境友好型”社会，越来越重视环境的保护与污染的治理，要从源头上改善环境，首先要找到环境污染的源头——化石资源的开发与利用，寻找可替代化石能源的原料，即通过不断探究生物技术，利用丰富的多余的生物质资源为原料合成聚酯产品，改善聚酯产品对石油化工产业十分依赖的现状。生物质资源合成的聚酯一般都具有可生物降解的性质，同时能耗低，污染少。生物基材料既具有石油基高分子材料的性能，能够替代石油基高分子材料，又能够以相对清洁的生物技术方式进行工业化生产。当今应用广泛的聚合材料主要是石油基材料,然而生物基高分子材料具有可再生等优点,具有明显优势，对于生物基材料的开发利用符合全球不可再生资源紧张背景下的诉求。

生物基高分子化合物的特点是来源于生物资源，而且可再利用。采用各种理化技术可以将可再生资源加工成生物基聚合物^[2]。生物基聚酯材料大多可再生，在自然环境中易降解，产物无毒无害，符合环境友好材料的要求。而合成高分子材料的制备依赖于石油、煤炭等有限资源^[3]。自从化石原料被开采出来，便开始消耗其他资源，污染大气环境。石油和煤炭的发掘、加工到最终转变为可用高分子材料的过程中，除了耗费巨大的能源，还产生大量的环境污染物^[4]，诸如粉尘、“三废”等（包括废弃高分子材料本身）。因此，生物资源是未来代替石油和煤炭等化石资源、并支撑人类可持续发展的一种重要材料资源。

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