[發(fā)明專(zhuān)利]呋喃二甲酸共聚酯及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811472510.3
• 申請(qǐng)日: 2018-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109721716B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王靜剛;劉小青;張小琴;孫藜源;代金月;朱錦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C08G63/672
• 分類(lèi)號(hào): C08G63/672;C08G63/86;C08K5/134;C08K5/523;C08K5/526
• 代理公司: 杭州華進(jìn)聯(lián)浙知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33250
• 代理人: 李麗華

本發(fā)明涉及一種呋喃二甲酸共聚酯及其制備方法。所述呋喃二甲酸共聚酯的結(jié)構(gòu)式如下式(1)所示：其中，x、y和z均為10～90的整數(shù)。其制備方法包括以下步驟：(1)將二元酸或其酯化物、二元醇以及酯化反應(yīng)催化劑混合，在惰性氣氛下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到第一中間產(chǎn)物；其中，二元酸包括呋喃二甲酸，二元醇包括乙二醇、1,4?環(huán)己烷二甲醇和2,2,4,4?四甲基?1,3?環(huán)丁烷二甲醇；(2)在真空條件下，將第一中間產(chǎn)物進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，得到第二中間產(chǎn)物；(3)在真空條件下，將第二中間產(chǎn)物進(jìn)行縮聚反應(yīng)得到呋喃二甲酸共聚酯。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，且得到的呋喃基二甲酸共聚酯同時(shí)具備了優(yōu)異的耐熱性、透明性和力學(xué)性能，可用于制造嬰兒奶瓶、兒童玩具、水杯、廚房用品和電子電器等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及呋喃二甲酸共聚酯及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，廣泛使用的生物基高分子材料主要有聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸(PHA)、聚羥基乙酸(PGA)、聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等。但是，它們都屬于脂肪類(lèi)聚合物，由于分子結(jié)構(gòu)中缺乏剛性芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能(如強(qiáng)度、模量、抗蠕變等)與耐熱性能(如熱機(jī)械性能、熱變形溫度等)均明顯低于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、芳香尼龍(PA)、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy)等石油基高分子材料，嚴(yán)重限制了它們的應(yīng)用范圍。然而，目前用于水杯、兒童玩具、廚電用品的PC由于使用過(guò)程中會(huì)緩慢釋放雙酚A，造成嬰兒畸形或者早熟，世界各國(guó)已經(jīng)禁止用于嬰兒奶瓶等產(chǎn)品。因此，急需開(kāi)發(fā)耐熱性好，且透明，力學(xué)性能優(yōu)異的新型聚合物用于嬰兒奶瓶、兒童玩具、廚電產(chǎn)品等制造。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種呋喃二甲酸共聚酯及其制備方法；所述呋喃基二甲酸共聚酯通過(guò)2,5-呋喃二甲酸或其酯化物與三種二元醇酯化、縮聚得到，制備方法簡(jiǎn)單，且得到的呋喃基二甲酸共聚酯同時(shí)具備了優(yōu)異的耐熱性、透明性和力學(xué)性能，可用于制造嬰兒奶瓶、兒童玩具、水杯、廚房用品和電子電器等。

一種呋喃二甲酸共聚酯，所述呋喃二甲酸共聚酯的結(jié)構(gòu)式如下式(1)所示：

其中，x、y和z均為10～90的整數(shù)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述呋喃二甲酸共聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為90℃～120℃。

上述呋喃二甲酸共聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到90℃～120℃，具備了優(yōu)異的耐熱性、透明性和力學(xué)性能，可以滿(mǎn)足嬰兒奶瓶、兒童玩具、水杯、廚電產(chǎn)品、電子電器等制造要求。

一種呋喃二甲酸共聚酯的制備方法，包括以下步驟：

(1)將二元酸或其酯化物、二元醇以及酯化反應(yīng)催化劑混合，在惰性氣氛下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到第一中間產(chǎn)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-環(huán)己烷二甲醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-環(huán)丁烷二甲醇；

(2)在真空條件下，將所述第一中間產(chǎn)物進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，得到第二中間產(chǎn)物；

(3)在真空條件下，將所述第二中間產(chǎn)物進(jìn)行縮聚反應(yīng)得到呋喃二甲酸共聚酯。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中所述二元酸、所述二元醇和所述酯化催化劑的摩爾比為1:(1.1～2.0):(0.0005～0.005)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)所述乙二醇、所述1,4-環(huán)己烷二甲醇和所述2,2,4,4-四甲基-1,3-環(huán)丁烷二甲醇的摩爾比為1:(0.1-10):(0.1-10)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)所述酯化反應(yīng)的溫度為160℃～200℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)～4小時(shí)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟(2)中所述預(yù)縮聚反應(yīng)的真空度為500Pa～3000Pa，反應(yīng)溫度為180℃～240℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)～4小時(shí)。