循环经济的概念旨在最大限度地延长产品的生命周期，同时减少浪费和原始来源的消耗。因此，绿色化学原则和循环经济实践的有效实施离不开开发能够成功替代传统材料的可持续材料。其中，塑料行业迫切需要替代品，因为大量的废物以块状和微塑料的形式积聚在陆地和海洋环境中。特别是在食品包装材料中，由于有机物质污染或使用高阻隔多层薄膜等原因，回收并不容易，随之而来的是废物管理和乱扔垃圾方面的严重问题。因此，高性能生物基和可生物降解塑料引起了人们极大的兴趣，学术界和工业界的研究人员正在对此进行大量的工作。
近日，
威尼斯大学Matteo Gigli、博洛尼亚大学Michelina Soccio等人
通过简单直接的方法从大量可利用的
废弃生物质
，
桦树皮中分离得到萜类和木栓质单体
，随后与
聚（呋喃二甲酸己二醇酯）（PHF）混合
，制备了一种全生物基包装材料。共混物的物理性能表明，共混物的表面疏水性发生了调节，同时由于提取物的双重功能，其柔韧性和韧性显著增加，由于与PHF的大分子链形成弱相互作用(如氢键)，它既充当增塑剂，又充当交联分子。功能性能评价表明，PHF不仅保留了其优异的阻隔特性;此外，由于有利于CO
2
扩散的偏斜浓度的增加，测量到CO
2
/O
2
过选择性比的大幅度增加。最后，天然提取物的添加赋予了混合物抗氧化和抗菌特性，在包装材料中更具竞争力。
相关工作以“High-performance sustainable active packaging from poly(hexamethylene furanoate) and bark extracts”为题发表于《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》。
/ PHF基混合薄膜的制备 /
首先采用两步无溶剂缩聚法合成了聚（呋喃二甲酸己二醇酯）（PHF）。使用索氏提取装置从白桦树皮中分离得到萜类（白桦脂醇）以及随后的醇解得到木栓质单体。随后通过溶液浇铸以及热压等方法制备了PHF基混合物薄膜，被命名为 PHF-B x 和 PHF-S x，其中x 代表填料的重量百分比（x=5、10），而 B 和 S 分别代表萜类化合物（白桦脂醇）和解聚的木栓质（图1）。
图 1.含有树皮提取物的PHF基薄膜的制备方案。
/ 热性能 /
混合薄膜的第一次和第二次加热过程中的DSC曲线如2A、B所示。将两种提取物掺入PHF基质不会显著改变DSC曲线，两个熔融峰仍然可见。此外，第一吸热变宽，强度略有降低，略微向高温移动。关于主峰，除PHF-B10外，Tm值不变，表明晶相为纯PHF。DSC结果证实了聚合物-添加剂之间相容性良好，呋喃环中氧原子的存在降低了芳香度，并增强了二酸部分的极性。此外，呋喃亚基和填充官能团之间可以发生类似氢键的相互作用，从而增加了两种组分之间的相容性。
图2. PHF 和混合薄膜的（A）第一次和（B）第二次加热过程中的DSC曲线 。
/ 力学性能 /
通过拉伸试验评估了所制备薄膜的机械性能，应力-应变曲线如图3A所示。在所有样品中，都可以观察到热塑性材料的典型行为，包括屈服现象的存在。对于PHF，高结晶度导致模量大于1 GPa。提取物的添加导致模量降低，起到塑化作用。此外，木栓质的增塑效果显著强于优于白桦脂醇。至于断裂伸长率，所有材料的断裂伸长率均高于250%，但PHF-B5和PHF-S5达到500%以上，与PHF相比显著改善。此外，共混物的断裂应力至少与PHF相当，PHF-B5有显著改善。
图3. PHF和共混膜的（A）应力-应变曲线与（B）气体透过率。
