[发明专利]2,5-呋喃二甲酸-对苯二甲酸-脂肪族二元醇共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯技术领域，尤其涉及一种2，5-呋喃二甲酸-对苯二甲酸-脂肪族二元醇共聚酯及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸二醇酯是一类重要的聚酯，其被广泛应用于各种领域，如聚对苯二甲酸乙二醇酯由于具有良好的成纤性能、良好的力学性能、耐磨性、抗蠕变性和电绝缘性，而被广泛应用于工程塑料和机械零件等材料的加工生产中。

目前，现有技术公开了聚对苯二甲酸二醇酯的多种制备方法，如利用对苯二甲酸和二元醇的反应合成聚对苯二甲酸二醇酯。其中，作为原料之一的对苯二甲酸的分子式为C₈H₆O₄，分子量为166.13，虽然它是产量最大的二元羧酸，但是也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。采用可再生资源全部代替或部分代替依赖石油资源的化工原料已经成为近几年研究的热点，而寻求基于可再生资源的二元羧酸全部代替或部分代替对苯二甲酸，制备具有与聚对苯二甲酸二醇酯相似的良好性能的聚酯正是其中的研究热点之一。

2，5-呋喃二甲酸是一种来源广泛的二元羧酸，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。同时，2，5-呋喃二甲酸的分子式为C₆H₄O₅，分子量为156.09，CAS登录号为3238-40-2，且具有式(III)结构的2，5-呋喃二甲酸与式(IV)所示的对苯二甲酸结构相似。因此，可以2，5-呋喃二甲酸代替部分对苯二甲酸，制备与聚对苯二甲酸二醇酯结构相似、性能相当的聚酯。

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2，5-呋喃二甲酸-对苯二甲酸-脂肪族二元醇共聚酯及其制备方法，本发明以可基于可再生资源的2，5-呋喃二甲酸为原料之一，制备2，5-呋喃二甲酸-对苯二甲酸-脂肪族二元醇共聚酯，其具有与聚对苯二甲酸二醇酯相似的良好性能。

本发明提供了一种2，5-呋喃二甲酸-对苯二甲酸-脂肪族二元醇共聚酯，具有式(I)所示的第一重复单元和式(II)所示的第二重复单元：

其中，x＝2～8；

所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔比为1∶1000～1000∶1。

本发明还提供了一种2，5-呋喃二甲酸-对苯二甲酸-脂肪族二元醇共聚酯的制备方法，包括以下步骤：

在催化剂的作用下，2，5-呋喃二甲酸、对苯二甲酸和脂肪族二元醇发生酯化反应，得到第一中间产物；

将所述第一中间产物进行缩聚反应，得到2，5-呋喃二甲酸-对苯二甲酸-脂肪族二元醇共聚酯。

优选的，所述对苯二甲酸与2，5-呋喃二甲酸的摩尔比为1∶1000～1000∶1。

优选的，所述脂肪族二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，7-庚二醇或1，8-辛二醇。

优选的，所述2，5-呋喃二甲酸和对苯二甲酸的总和与脂肪族二元醇的摩尔比为1∶1.0～1∶3.0。

优选的，所述催化剂为锡类催化剂或钛类催化剂。

优选的，所述催化剂的质量为2，5-呋喃二甲酸、对苯二甲酸和脂肪族二元醇的总质量的0.018％～0.30％。

优选的，所述酯化反应的温度为170℃～230℃，所述酯化反应的时间为120min～300min，所述酯化反应的压力为0.1MPa～0.4MPa。

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，所述缩聚反应的温度为200℃～280℃，所述缩聚反应的时间为120min～480min，所述缩聚反应的压力为0.1Pa～100Pa