生物基聚酯PEF及其磺化衍生物sPEF的合成与抗静电性能研究

针对聚酯材料静电积聚问题，研究人员通过熔融-固相缩聚法合成含2-9 mol% ES单元的磺化PEF（sPEF）。研究发现，PEF表面电阻率（ρs）较PET降低2-3个数量级，sPEF更降低4-5个数量级，且sPEF9可使PET混合材料电阻率降低3个数量级，为开发高性能抗静电材料提供了新策略。

　　

静电问题一直是聚酯材料应用的“隐形杀手”。从衣物穿着时的静电不适，到电子元件包装中的静电损伤，甚至可能引发火灾的静电放电，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高绝缘材料（ρ_s>10¹² Ω）的静电问题困扰着多个领域。尽管传统方法如纤维表面涂层、添加导电填料（碳纳米管、金属氧化物等）能改善抗静电性，但存在耐久性差、成本高或机械性能损失等缺陷。而新兴的生物基聚酯聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)因其分子链中的极性呋喃环结构，展现出优于PET的力学性能和气体阻隔性，但其抗静电潜力长期被忽视。

为系统探索PEF的抗静电性能并实现可控改性，浙江大学的研究团队创新性地采用磺化单体SIPM（sodium dimethyl 5-sulphonatoisophthalate），通过熔融-固相缩聚三步法合成了一系列含2-9 mol% ES（ethylene sodium 5-sulphonatoisophthalate）单元的磺化PEF（sPEF）。研究发现，PEF的ρ_s（2.47×10⁹ Ω）本就比PET（3.94×10¹⁴ Ω）低5个数量级，而sPEF进一步将ρ_s降低至比PET低4-5个数量级。更引人注目的是，仅添加9 mol% ES单元的sPEF₉作为改性剂，就能使PET混合材料的ρ_s骤降3个数量级，且不影响材料加工性。这项发表于《Polymer》的研究，为开发可持续、高性能抗静电材料提供了全新思路。

关键技术方法包括：1）通过核磁共振（¹H NMR）确认sPEF的化学结构；2）采用熔融-固相缩聚控制聚合物特性粘度（IV）；3）系统评估热性能（DSC、TGA）、力学性能（拉伸测试）、亲水性（接触角）和抗静电性（表面电阻率测试）。

Synthesis and characterization of sPEF
通过三步法合成的sPEF经¹H NMR证实成功引入ES单元，特性粘度随ES含量增加而降低。热分析显示ES单元提高了玻璃化转变温度（T_g），但降低了熔点和结晶能力，这归因于磺酸基团的空间位阻效应。

Conclusions
研究证实PEF本身具有显著优于PET的抗静电性，而磺化改性可进一步放大这一优势。sPEF通过增强材料吸湿性和破坏结晶区加速电荷耗散，且少量添加即可显著改善PET抗静电性。这种“生物基+化学改性”双轨策略，为开发兼具环境友好性和功能性的聚酯材料开辟了新路径。

重要意义
该研究首次系统阐明了PEF家族的抗静电机制：1）呋喃环极性赋予本征抗静电性；2）磺酸基团通过“吸湿-导电”协同作用增强性能；3）低添加量（<10 mol%）即可实现显著改性，避免传统填料对机械性能的损害。这些发现不仅为抗静电包装材料、电子器件防护膜等应用提供了新材料选择，更展示了生物基聚酯在功能材料领域的巨大潜力。