[发明专利]聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体为聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯及其制备方法。

背景技术

近年来，可再生资源成为人们关注和利用的焦点。20世纪40年代初，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在相关科学家的不断努力下成功问世，PET各项性能十分优良，良好的热稳定性，耐化学试剂性，电绝缘性和安全性使得其在生产实践中得到了广泛的应用，但由于生产PET的主要原料是对苯二甲酸(PTA)，是一种石油衍生物具有不可再生性，且石油资源的广泛应用也造成了大量的化学污染。能够替代PTA的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的可再生性资源受到人们的广泛关注，FDCA作为一种可再生生物质资源，来源十分丰富，可由秸秆和果壳中获得，它具有两个羧基，是一种共轭环状体系芳香族化合物，被认为是石油衍生物PTA的良好替代品。

FDCA聚酯是指FDCA与二元酸或多元醇合成的聚酯。目前FDCA和乙二醇(EG)、丙二醇(PDO)以及1,4-丁二醇(BDO)合成相应的聚酯已经有文献报道和研究。由于这些聚酯主链的脂肪族结构，使得其玻璃化转变温度和熔点都较低，限制了其应用。国内外研究和关注的主要是聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯和聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯，对于FDCA聚酯和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)合成相应的聚酯还未发现。PBF本身由于和PBT有极为类似的化学结构，因此可以代替传统的石油基PBT聚酯，减少化石燃料的消耗。此外，通过加入第三种单体CHDM进行共聚，提高了PBF的玻璃化转变温度，可以用于热食品包装或耐高温的机械零部件。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯及其制备方法。该方法以2,5-呋喃二甲酸、1,4-丁二醇和1,4-环己烷二甲醇为原料，加入催化剂，采用酯化-缩聚合成工艺，制备聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，其特征在于其结构式如下：

聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在惰性气体环境下，将2,5-呋喃二甲酸、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇和催化剂搅拌均匀，得到混合液；

(2)将步骤(1)得到的混合液加热至150～220℃反应1～8小时，使其发生酯化反应；

(3)再升高至220-250℃，在压力为常压至0.1mmHg下缩聚反应1-6小时；

(4)最后提高温度至250-280℃，在0.1mmHg的压力下继续反应1～10小时，得到反应物；

(5)用卤代烷将反应物溶解，然后在沉淀剂中沉淀，再用洗涤剂洗涤，干燥即得聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯；

所述1,4-丁二醇和1,4-环己烷二甲醇：2,5-呋喃二甲酸的摩尔比为2:1-3:1，其中1,4-环己烷二甲醇的摩尔数占1,4-丁二醇和1,4-环己烷二甲醇总摩尔数的1-99％；所述催化剂的质量是2,5-呋喃二甲酸质量的0.5～2％；

所述催化剂为钛酸丁酯、三氧化二锑或氧化锑；所述沉淀剂为醇类或者酸类；所述洗涤剂为醇类或者酸类。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：1)采用酯化-缩聚合成工艺制备聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，工艺简单、能耗低、污染少、聚酯热性能好。

2)在酯化-缩聚合成工艺制备聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯的过程中，以2,5-呋喃二甲酸和1,4-丁二醇为原料，来源广泛，为聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯替代聚对苯二甲酸丁二酯奠定了基础。

附图说明

图1是本发明聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯及其制备方法实施例1-5的DSC降温曲线；

图2本发明聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯及其制备方法实施例1-5的DSC升温曲线。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了聚2,5-呋喃二甲酸丁二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，结构式如下：