[发明专利]聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酯技术领域，尤其涉及一种聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯及其制备方法。

背景技术

聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物的总称，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料，包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等，其中，PET由于具有良好的成纤性、力学性能、耐磨性、抗蠕变性和电绝缘性而广泛应用于工程塑料、机械零件等的生产。

PET是以对苯二甲酸和乙二醇为原料通过缩聚反应合成的，其中，乙二醇的分子式为C₂H₆O₂，分子量为62.07，CAS登录号为107-21-1，不仅可以通过环氧乙烷直接水合法合成，也可以通过生物发酵工艺合成，来源广泛而且价格便宜；对苯二甲酸的分子式为C₈H₆O₄，分子量为166.13，CAS登录号为100-21-0，虽然对苯二甲酸是产量最大的二元羧酸，但是对苯二甲酸是一种依赖石油资源的化工产品，不仅价格昂贵，而且随着石油资源的日益枯竭，对苯二甲酸的产量也会受到限制。因此，寻求基于可再生资源的二元酸代替对苯二甲酸制备结构和性能与PET相当的聚酯成为研究热点之一。

2，5-呋喃二甲酸的英文名称为2，5-Furandicarboxylic acid，简称为FDCA，分子式为C₆H₄O₅，分子量为156.09，CAS登录号为3238-40-2，是一种来源广泛的化合物，可以可再生资源为初始原料制备，如有以下两种方法：(1)广泛存在于蜂蜜、水果、根类蔬菜等食品中的果糖经脱水形成5-羟甲基糠醛，5-羟甲基糠醛经氧化后得到2，5-呋喃二甲酸；(2)广泛存在于乳制品、甜菜、天然树脂等物质中的半乳糖、半乳糖醇或半乳糖醛经硝酸氧化生成半乳糖二酸，半乳糖二酸与溴化氢反应得到2，5-呋喃二甲酸。FDCA具有式(II)结构，与具有式(III)结构的对苯二甲酸结构相似，可作为苯二甲酸的替代品与乙二醇发生反应制备聚酯。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯及其制备方法，本发明提供的聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯具有与聚对苯二甲酸乙二酯相似的结构，且其制备原料均基于可再生资源。

本发明提供了一种聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯，具有式(I)所示的重复单元：

所述聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯的特性粘度≥0.2dL/g。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯的制备方法，包括以下步骤：

在锡类催化剂的作用下，2，5-呋喃二甲酸与乙二醇进行酯化反应，得到第一中间产物，所述酯化反应的压力为0.1MPa～0.4MPa；

在10～70Pa的压力下，所述第一中间产物发生缩聚反应，得到聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯。

优选的，所述锡类催化剂为氧化亚锡、辛酸亚锡、氯化亚锡、溴化亚锡、碘化亚锡、乙酸亚锡、草酸亚锡、硫酸亚锡或氢氧化亚锡。

优选的，所述锡类催化剂的质量为2，5-呋喃二甲酸和乙二醇总质量的0.018％～0.06％。

优选的，所述2，5-呋喃二甲酸与乙二醇的摩尔比为1∶1.2～2.0。

优选的，所述酯化反应的温度为190℃～230℃，所述酯化反应的时间为120min～300min。

优选的，所述第一中间产物在磷类化合物的存在下发生缩聚反应。

优选的，所述磷类化合物为磷酸三烷基酯、磷酸三苯基酯或磷酸。

优选的，所述磷类化合物的质量为2，5-呋喃二甲酸和乙二醇总质量的0.001％～0.007％。

优选的，所述缩聚反应的温度为230℃～280℃，所述缩聚反应的时间为120min～480min。