[发明专利]一种呋喃生物基聚醚酯共聚物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚醚酯共聚物，具有式(I)所示的结构；其中，n为10～200；m为0～200；p选自1、2、3和4中的一个或多个。本发明提供的呋喃生物基聚醚酯共聚物产品结构中具有高含量甘醇链段，具有较好的热力学性能，而且产品色泽较好。而且本发明能够在金属配合物催化剂的催化作用下，采用简单的合成手段，利用FDCA与生物基乙二醇直接进行缩聚反应，在较低的温度下，较短的时间内，高效地制备高粘度的具有新型结构的呋喃全生物基聚醚酯共聚物，其分子中含有含量可控的低聚甘醇链段，而且反应过程平稳，易于控制，条件温和，是一种经济环保，适合规模化工业生产的制备方法。

技术领域

本发明属于呋喃基聚醚酯合成技术领域，涉及一种呋喃基聚醚酯共聚物及其制备方法，尤其涉及一种具有新型结构的呋喃生物基聚醚酯共聚物及其制备方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)，化学式为C₆H₄O₅，结构式为作为呋喃的重要衍生物，其具有“刚性”平面结构的生物基高分子芳环单体，可与二醇、二胺等单体进行聚合，制备出性能优异的新型生物基高分子合成材料，是一种重要化工原料和有机化工中间体。

目前，随着聚酯产品广泛的应用，带动了聚酯原料工业的高速发展。其中，开发用于取代石油基原料的生物基聚酯单体已成为当前聚酯领域研究的热点之一。芳香族聚酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为一种重要的热塑性聚酯，具有优良的耐热性、耐化学药品性以及回收率高等优点，广泛地用于包装领域。目前，生产PET的原料之一乙二醇已经可以利用生物质原料进行制备，如现有技术已经成功地以生物基乙二醇为原料制备出了可完全回收的生物基PET饮料瓶。但是，用于生产PET的另一原料对苯二甲酸(PTA) 是从石油基工业原料对二甲苯(PX)的催化氧化制备而来的，致使所得到的 PET塑料产品中仅含有30％的植物基成分。虽然，近些年来大力研究的生物基聚酯原料单体丁二酸具有部分替代石油基二酸的潜能，但由于它不能提供像对苯二甲酸一样的刚性芳香苯环结构，极大程度地限制了相应聚酯产品的性能。因此，如何从生物质中获得具有刚性环结构的聚酯原料二元酸是聚酯原料研发领域的一个重要发展方向。

近些年的研究发现，2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为一种用于替代PTA的理想的聚酯原料研发全生物基聚酯的重要原料，其不仅具有类似的刚性芳香环结构，而且含碳数目，芳香性弱于苯环，更易于降解，更重要的是2,5-呋喃二甲酸是一种可以由生物质制备而来的生物基单体。因而，2,5-呋喃二甲酸相应的聚酯材料，聚2,5呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)越来越多地受到了科研人员和企业研发部门的关注。如CN102453242A，CN104072954A，WO2015137804等均报道了PEF均聚酯的制备方法及相应高分子产品的热力学性能。目前，除制备PEF均聚酯外，通过引入其它的单体与FDCA和乙二醇进行共聚，也是开发、拓展呋喃生物基聚酯的种类的一种重要方法，主要是通过引入其它的单体与FDCA和乙二醇进行共聚，如CN102432847报道了 FDCA、乙二醇与对苯二甲酸单体的共聚酯等。

但是这些新引入的共聚单体往往存在成本较高，或是非生物基单体，如对苯二甲酸，这就使得全生物基聚酯产品失去了100％生物基材料的属性，环保意义大大降低。

因此，如何能够得到一种新型的全生物基呋喃生物基聚醚酯高分子材料，不仅具有100％生物基材料的属性，而且能够避免由于加入单体所带来的操作与附加成本等问题，已成为领域内诸多具有前瞻性的研究人员广为关注的焦点之一。

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生物基聚醚酯共聚物及其制备方法，特别是一种具有新型结构的呋喃全生物基聚醚酯共聚物，本发明提供的呋喃生物基聚醚酯共聚物产品结构中具有高含量甘醇链段，具有较好的热力学性能，而且产品色泽较好；同时制备过程反应过程平稳，易于控制，是一种经济环保，适合规模化工业生产的制备方法。

本发明提供了一种聚醚酯共聚物，具有式(I)所示的结构；