[发明专利]呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法。所述呋喃二甲酸共聚酯的结构式如下式(1)所示：其中，x、y和z均为10～90的整数。其制备方法包括以下步骤：(1)将二元酸或其酯化物、二元醇以及酯化反应催化剂混合，在惰性气氛下进行酯化反应，得到第一中间产物；其中，二元酸包括呋喃二甲酸，二元醇包括乙二醇、1,4‑环己烷二甲醇和2,2,4,4‑四甲基‑1,3‑环丁烷二甲醇；(2)在真空条件下，将第一中间产物进行预缩聚反应，得到第二中间产物；(3)在真空条件下，将第二中间产物进行缩聚反应得到呋喃二甲酸共聚酯。本发明制备方法简单，且得到的呋喃基二甲酸共聚酯同时具备了优异的耐热性、透明性和力学性能，可用于制造婴儿奶瓶、儿童玩具、水杯、厨房用品和电子电器等。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法。

背景技术

目前，广泛使用的生物基高分子材料主要有聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸(PHA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等。但是，它们都属于脂肪类聚合物，由于分子结构中缺乏刚性芳香环结构，其力学性能(如强度、模量、抗蠕变等)与耐热性能(如热机械性能、热变形温度等)均明显低于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、芳香尼龙(PA)、双酚A型环氧树脂(Epoxy)等石油基高分子材料，严重限制了它们的应用范围。然而，目前用于水杯、儿童玩具、厨电用品的PC由于使用过程中会缓慢释放双酚A，造成婴儿畸形或者早熟，世界各国已经禁止用于婴儿奶瓶等产品。因此，急需开发耐热性好，且透明，力学性能优异的新型聚合物用于婴儿奶瓶、儿童玩具、厨电产品等制造。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法；所述呋喃基二甲酸共聚酯通过2,5-呋喃二甲酸或其酯化物与三种二元醇酯化、缩聚得到，制备方法简单，且得到的呋喃基二甲酸共聚酯同时具备了优异的耐热性、透明性和力学性能，可用于制造婴儿奶瓶、儿童玩具、水杯、厨房用品和电子电器等。

一种呋喃二甲酸共聚酯，所述呋喃二甲酸共聚酯的结构式如下式(1)所示：

其中，x、y和z均为10～90的整数。

在其中一个实施例中，所述呋喃二甲酸共聚酯的玻璃化转变温度为90℃～120℃。

上述呋喃二甲酸共聚酯的玻璃化转变温度达到90℃～120℃，具备了优异的耐热性、透明性和力学性能，可以满足婴儿奶瓶、儿童玩具、水杯、厨电产品、电子电器等制造要求。

一种呋喃二甲酸共聚酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二元酸或其酯化物、二元醇以及酯化反应催化剂混合，在惰性气氛下进行酯化反应，得到第一中间产物；其中，所述二元酸包括呋喃二甲酸，所述二元醇包括乙二醇、1,4-环己烷二甲醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁烷二甲醇；

(2)在真空条件下，将所述第一中间产物进行预缩聚反应，得到第二中间产物；

(3)在真空条件下，将所述第二中间产物进行缩聚反应得到呋喃二甲酸共聚酯。

在其中一个实施例中，步骤(1)中所述二元酸、所述二元醇和所述酯化催化剂的摩尔比为1:(1.1～2.0):(0.0005～0.005)。

在其中一个实施例中，步骤(1)所述乙二醇、所述1,4-环己烷二甲醇和所述2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁烷二甲醇的摩尔比为1:(0.1-10):(0.1-10)。

在其中一个实施例中，步骤(1)所述酯化反应的温度为160℃～200℃，反应时间为0.5小时～4小时。

在其中一个实施例中，步骤(2)中所述预缩聚反应的真空度为500Pa～3000Pa，反应温度为180℃～240℃，反应时间为0.5小时～4小时。