[发明专利]脂肪族聚碳酸酯树脂的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及脂肪族聚碳酸酯的生产，尤其涉及利用环流反应器生产脂肪族聚碳酸酯树脂的方法及装置，属于聚碳酸酯合成技术领域。

背景技术

二氧化碳与环氧化物可通过共聚反应生成脂肪族聚碳酸酯树脂，所得到的高分子量聚碳酸酯树脂可作为工程塑料、生物降解塑料母粒、耐油橡胶原材料等使用，该反应不经碳的还原反应，能耗较低，产品性能独特，应用领域十分广泛，具有良好的市场前景。

现有的二氧化碳/环氧化物共聚采用釜式反应器，在反应器内投入共聚催化剂、环氧化物、二氧化碳等，在5～8MPa、40～120℃条件下进行反应。该工艺为气、液、固三相反应；采用釜式反应器，在进行工业放大时，体系混合效果较差，容易出现反应死角，产品质量稳定性差。另外，二氧化碳/环氧化物共聚反应压力较大，进行工业放大时，随着反应器容积的增大，机械搅拌能耗及投资成本将急剧增加；而且，釜式反应器利用率较低，其投料量一般仅为反应釜有效容积的1/2～2/3，导致脂肪族聚碳酸酯树脂的生产成本高，产品市场竞争力低，严重影响该树脂的规模化生产及应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用环流反应器生产脂肪族聚碳酸酯树脂的方法及装置，所采用的环流反应器结构简单，催化剂利用率高，能显著提高产品中碳酸酯基团的含量。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

脂肪族聚碳酸酯树脂的生产方法，以二氧化碳和环氧化物为原料，在催化剂的作用下进行共聚反应，生成脂肪族聚碳酸酯，其特征在于：反应是利用环流反应器间歇式操作，主反应装置包括环流反应器、高压CO₂储罐、高压CO₂缓冲罐、CO₂压缩机、冷凝器和雾沫捕集器；在环流反应器的内腔设有单导流筒或多导流筒，生产时先向环流反应器中投入聚合催化剂和环氧化物，聚合催化剂与环氧化物的重量比为1：50～200，然后向环流反应器中通入CO₂进行反应，环流反应器的操作压力为1.5～8MPa、反应温度为40～150℃，混合反应物料在反应器的导流筒内由下而上、在导流筒外由上而下进行循环流动，未反应的CO₂从环流反应器上部流出，经过冷凝器和雾沫捕集器处理后进入CO₂缓冲罐，再经过CO₂压缩机压缩而进入环流反应器；间歇操作的反应时间为1hr～48hr。

进一步地，上述的脂肪族聚碳酸酯树脂的生产方法，其中，反应中还加入能够溶解脂肪族聚碳酸酯树脂的极性或非极性溶剂，其加入量为环氧化物重量的1～200％。

再进一步地，上述的脂肪族聚碳酸酯树脂的生产方法，其中，所述极性或非极性溶剂为，甲苯、苯、四氯化碳、丙酮、异丙醇、环己酮、四氢呋喃、N，N—二甲基甲酰胺、三氯甲烷、一氯甲烷、一氯乙烷、1，1—二氯乙烷、1，1，1—三氯乙烷、1，1，2—三氯乙烷中的一种或几种的混合物。

再进一步地，上述的脂肪族聚碳酸酯树脂的生产方法，其中，所述的催化剂为二氧化碳共聚催化剂、二乙基锌—水体系催化剂、稀土类催化剂、羧酸锌催化剂中的一种或者几种的混合物。

更进一步地，上述的脂肪族聚碳酸酯树脂的生产方法，其中，所述的环氧化物为环氧丙烷、环氧乙烷、氧化环己烯、环氧丁烷、氧化异丁烯、氧化环戊烯中的一种或几种的混合物。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①所采用的环流反应器结构简单、无运转及密封部件、易于密封、成本低；

②在生产过程中，环流反应器特有的确定流向、循环流动规则、流动损失小、混合良好等特性使反应体系能够实现良好的气液接触，能以较低的能耗产生较高的相界面积和传质速度，同时使得二氧化碳聚合催化剂可以有效均匀悬浮，催化剂与物料达到充分接触，从而显著提高产品中碳酸酯基团的含量；

③本发明投资小、设备利用率高、产品重量稳定、能耗低、催化剂利用率高。

附图说明

图1：本发明工艺流程示意图。

图中：1—高压CO₂储罐；2—阀门；3—高压CO₂缓冲罐；4—CO₂压缩机；5—雾沫捕集器；6—冷凝器；7—带夹套换热的单导流筒的环流反应器；8—环流反应器的导流筒。

具体实施方式

本发明提供了一种利用环流反应器生产脂肪族聚碳酸酯树脂的方法。它以二氧化碳/环氧化物为原料，在催化剂的作用下通过共聚反应制备脂肪族聚碳酸酯树脂。下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。