[发明专利]一种呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法以及应用

说明书

本发明公开了一种呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法，用于制备所述的呋喃二甲酸共聚酯的单体包括：组分(a)呋喃二甲酸或其酯化物、组分(b)顺式‑1，4‑环己烷二甲醇和反式1，4‑环己烷二甲醇混合物、组分(c)乙二醇、丙二醇、丁二醇中一种或多种任意比例混合物，其中组分(b)中反式‑1，4‑环己烷二甲醇占(顺式‑1，4‑环己烷二甲醇+反式1，4‑环己烷二甲醇)含量的0.1mol％‑60.0mol％或70.0mol％‑99.9mol％。本发明制备的呋喃二甲酸共聚酯具有分子量高、结晶速度快、模量和强度高、氧气和二氧化碳阻隔性好，颜色浅的优点，可满足包装材料、薄膜、纤维、工程塑料等领域的应用需求。

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法以及应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，俗称涤纶树脂，广泛应用于化纤、包装、工程塑料等领域，全球年产量在7000万吨左右，其中中国4000多万吨。目前，生产PET的原料对苯二甲酸(TPA)完全依赖石化产品对二甲苯(PX)，而中国的PX进口依赖度接近50％，同时国内PX生产线建设与扩产又面临社会舆论的巨大压力，因此寻找PX及其衍生物的替代品成为维持我国聚酯行业可持续发展的重要命题。生物基高分子材料以可持续的生物质及其平台化合物为原料，既可降低对石化资源的消耗，又可降低CO₂的排放。因此，以生物质资源开发能部分替代PET的生物基聚酯，不仅能解决我国PET行业受国外企业压榨的局面，同时也有利于节约石化资源和保护环境。

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。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。2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)的分子结构中含有芳香环，用于合成生物基高分子材料可有效提高其耐热性能和机械性能，同时含有呋喃环的聚酯材料的氧气阻隔性相对于大量用于包装材料的PET可以提高5-10倍，可以有效的提高农产品、鱼类、肉类产品的保质期。但聚呋喃二甲酸基聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PEF)的断裂伸长率只有3-5％，明显低于相应对苯二甲酸基聚酯，且呋喃基聚酯为淡黄色或暗黄色。

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呋喃二甲酸共聚酯及其制备方法以及应用，本发明提供的呋喃二甲酸共聚酯颜色浅，并且具有较高的断裂延长率。

本发明提供了一种呋喃二甲酸共聚酯，由包括以下组分的原料制备而成：

组分(a)：呋喃二甲酸和/或呋喃二甲酸酯化物；

组分(b)：顺式-1，4-环己烷二甲醇和反式1，4-环己烷二甲醇的混合物；

组分(c)：乙二醇、丙二醇和丁二醇中的一种或多种；

其中，组分(b)中反式-1，4-环己烷二甲醇的摩尔量占顺式-1，4-环己烷二甲醇与反式1，4-环己烷二甲醇的总摩尔量的0.1mol％-60.0mol％或70.0mol％-99.9mol％；

优选的，组分(b)中反式-1，4-环己烷二甲醇的摩尔量占顺式-1，4-环己烷二甲醇与反式1，4-环己烷二甲醇的总摩尔量的0.1mol％-40.0mol％或80.0mol％-99.9mol％。

优选的，组分(b)中反式-1，4-环己烷二甲醇的摩尔量占顺式-1，4-环己烷二甲醇与反式1，4-环己烷二甲醇的总摩尔量的10.0mol％-40.0mol％和/或85.0mol％-98.0mol％。

优选的，所述组分(b)的摩尔量占组分(b)与组分(c)的总摩尔量的1mol％-100mol％。