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  2,5-呋喃二甲酸（FDCA）作為一種具有“剛性”平面結(jié)構(gòu)的生物基高分子芳環(huán)單體，可與二醇、二胺等單體進(jìn)行聚合，制備出性能優(yōu)異的新型生物基高分子合成材料。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，人類受能源和環(huán)境問題的困擾，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、綠色環(huán)保的發(fā)展高分子以及相關(guān)的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)，全球均在尋找能夠替代目前石油的生物基原材料，以期降低石油依賴，提高國家能源安全，同時降低石油產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的污染，保護(hù)我們共同的“家園”—地球。2004年，美國能源部針對目前石油基的300多種產(chǎn)品，尋找到30種對應(yīng)的重要生物基來源平臺化合物，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步篩選出十二種目前認(rèn)為最有可能實(shí)現(xiàn)石油基替代的生物基平臺化合物。FDCA是十二種平臺化合物中的唯一一個具有芳環(huán)平面、剛性結(jié)構(gòu)的生物基來源平臺化合物，其主要用于替代石油基的八大基礎(chǔ)平臺化合物（三苯三烯一炔一萘）中的苯環(huán)系列。自此之后，國內(nèi)外無論研究機(jī)構(gòu)還是大型公司，開始加大了FDCA的研究力度。

  國際上，杜邦和佳能的公司已經(jīng)在美國能源部之前，就已經(jīng)開始的相關(guān)研究，至今，從未中斷。國際上研究機(jī)構(gòu)和高校自2004年后，逐步加大了研發(fā)力度，2006～2007年達(dá)到了一個小高潮。隨后，我國的一些科研人員才逐步開展相關(guān)的研究工作，但發(fā)展速度較快，研究鏈健全，從5-羥甲基糠醛（HMF）制備，到FDCA，再到高分子聚合等工藝，均有重大進(jìn)展。而在產(chǎn)業(yè)化需要的技術(shù)研發(fā)方面，國際研發(fā)機(jī)構(gòu)可能有所突破，但對相關(guān)的工程化技術(shù)諱莫如深，而國內(nèi)的主要研究集中在發(fā)表文章和申請專利，對具有產(chǎn)業(yè)化前景的技術(shù)，未嘗輒止。因此，我們定位非常明確，研發(fā)具有規(guī)模化放大可能性的FDCA制備工藝技術(shù)，解決生物基高分子材料領(lǐng)域的剛性單體制備的共性關(guān)鍵技術(shù)。

  合適的切入點(diǎn)成為了我們的進(jìn)入該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。FDCA制備工藝技術(shù)研發(fā)是連接上游基礎(chǔ)理論研究和下游高分子合成材料研究的“中樞”環(huán)節(jié)，該部分的研究既可以反饋上游需要重點(diǎn)研發(fā)的原創(chuàng)理論，同時承接下游高分子合成材料對單體的要求。因此，我們首先啟動了制備工藝技術(shù)研發(fā)。經(jīng)過將近4年的不斷探索實(shí)踐，我們建立了從事實(shí)驗(yàn)室“小瓶小罐”到50L和100L 的小試，再到立方級的中試工藝技術(shù)研發(fā)系統(tǒng)，并對中間逐級放大過程中的各種問題進(jìn)行深入探討，建立了有效的銜接方案。在此過程中，我們根據(jù)高分子合成材料的要求，不斷提升FDCA的質(zhì)量，并初步制定了相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。目前可以制備出從高純，到試劑級，再到工業(yè)級需要的FDCA。

  這僅僅是一個開端，目前仍舊面臨成本較高，產(chǎn)業(yè)難以接受的關(guān)鍵問題，但上述研究歷程，為我們研發(fā)下一代規(guī)模化可行的制備技術(shù)，進(jìn)一步降低成本，奠定了良好的前期基礎(chǔ)。

  作者：新能源所 張亞杰