專利名稱：聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚酯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚酯是由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物的總稱，是一類性能優(yōu)異、用途廣泛的工程塑料，包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等，其中，PET由于具有良好的成纖性、力學(xué)性能、耐磨性、抗蠕變性和電絕緣性而廣泛應(yīng)用于工程塑料、機(jī)械零件等的生產(chǎn)。PET是以對(duì)苯二甲酸和乙二醇為原料通過縮聚反應(yīng)合成的，其中，乙二醇的分子式為C2H6O2，分子量為62. 07，CAS登錄號(hào)為107_21_1，不僅可以通過環(huán)氧乙烷直接水合法合成，也可以通過生物發(fā)酵工藝合成，來源廣泛而且價(jià)格便宜；對(duì)苯二甲酸的分子式為C8H6O4, 分子量為166. 13，CAS登錄號(hào)為100-21-0，雖然對(duì)苯二甲酸是產(chǎn)量最大的二元羧酸，但是對(duì)苯二甲酸是一種依賴石油資源的化工產(chǎn)品，不僅價(jià)格昂貴，而且隨著石油資源的日益枯竭， 對(duì)苯二甲酸的產(chǎn)量也會(huì)受到限制。因此，尋求基于可再生資源的二元酸代替對(duì)苯二甲酸制備結(jié)構(gòu)和性能與PET相當(dāng)?shù)木埘コ蔀檠芯繜狳c(diǎn)之一。2，5-呋喃二甲酸的英文名稱為2，5-Furandicarboxylic acid，簡稱為FDCA，分子式為C6H4O5，分子量為156. 09，CAS登錄號(hào)為3238-40-2，是一種來源廣泛的化合物，可以可再生資源為初始原料制備，如有以下兩種方法(1)廣泛存在于蜂蜜、水果、根類蔬菜等食品中的果糖經(jīng)脫水形成5-羥甲基糠醛，5-羥甲基糠醛經(jīng)氧化后得到2，5-呋喃二甲酸；(2) 廣泛存在于乳制品、甜菜、天然樹脂等物質(zhì)中的半乳糖、半乳糖醇或半乳糖醛經(jīng)硝酸氧化生成半乳糖二酸，半乳糖二酸與溴化氫反應(yīng)得到2，5_呋喃二甲酸。FDCA具有式(II)結(jié)構(gòu)，與具有式(III)結(jié)構(gòu)的對(duì)苯二甲酸結(jié)構(gòu)相似，可作為苯二甲酸的替代品與乙二醇發(fā)生反應(yīng)制備聚酯。
權(quán)利要求
1.聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯，具有式(I)所示的重復(fù)單元
2.如權(quán)利要求1所述的聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯的制備方法，包括以下步驟 在錫類催化劑的作用下，2，5_呋喃二甲酸與乙二醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到第一中間產(chǎn)物，所述酯化反應(yīng)的壓力為0. IMPa 0. 4MPa ；在10 70 的壓力下，所述第一中間產(chǎn)物發(fā)生縮聚反應(yīng)，得到聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述錫類催化劑為氧化亞錫、辛酸亞錫、氯化亞錫、溴化亞錫、碘化亞錫、乙酸亞錫、草酸亞錫、硫酸亞錫或氫氧化亞錫。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述錫類催化劑的質(zhì)量為2，5-呋喃二甲酸和乙二醇總質(zhì)量的0. 018% 0. 06%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述2，5-呋喃二甲酸與乙二醇的摩爾比為1 1. 2 2. 0。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述酯化反應(yīng)的溫度為190°C 230°C，所述酯化反應(yīng)的時(shí)間為120min 300min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一中間產(chǎn)物在磷類化合物的存在下發(fā)生縮聚反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述磷類化合物為磷酸三烷基酯、磷酸三苯基酯或磷酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述磷類化合物的質(zhì)量為2，5-呋喃二甲酸和乙二醇總質(zhì)量的0. 001% 0. 007%。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述縮聚反應(yīng)的溫度為230°C 280°C，所述縮聚反應(yīng)的時(shí)間為120min 480min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯，具有式(I)所示的重復(fù)單元所述聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯的特性粘度≥0.2dL/g。本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述的聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯的制備方法，包括以下步驟在錫類催化劑的作用下，2，5-呋喃二甲酸與乙二醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到第一中間產(chǎn)物，所述酯化反應(yīng)的壓力為0.1MPa～0.4MPa；在10～70Pa的壓力下，所述第一中間產(chǎn)物發(fā)生縮聚反應(yīng)，得到聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明提供的聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯為棕褐色，其特性粘度≥0.2dL/g，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為60℃～63℃，熔點(diǎn)為210℃～215℃。
文檔編號(hào)C08G63/78GK102190785SQ20101056789
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者劉茜, 葉沖, 周光遠(yuǎn), 姜敏, 張強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所