[发明专利]一种环氧烷烃开环聚合催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种环氧烷烃开环聚合催化剂的制备方法及应用。

背景技术

环氧烷烃聚合物是一种具有优良凝集作用、分散作用以及增粘作用等的水溶性高分子。因为具有这些优良作用，所以环氧烷烃聚合物被广泛应用于纸浆分散剂、树脂改性剂、粘结剂、凝结剂、洗涤剂、食品、个人护理用品、卫生材料、化妆品、医药用品以及准药品等领域中。

环氧烷烃可由碱、三氟化硼、碱土金属氧化物以及有机金属化合物等多种聚合催化剂进行聚合形成聚合物。环氧烷烃聚合反应的聚合度及反应速度由所使用的催化剂种类所决定，例如将钙、锶、钡等碱土金属在预定条件下与液氨作用而得到生成物用作催化剂时，经配位聚合型聚合反应，可以得到聚合度较高的环氧烷烃聚合物。因此，对于环氧烷烃的聚合反应体系，由提高反应速度和收率的观点出发，一直以来都专注于对催化剂的持续改进。

环氧烷烃聚合用氨钙体系催化剂国内外先后都有报导，但中低分子量聚环氧乙烷报道较少。例如：中国专利CN1306023A介绍了氧化乙烯开环聚合催化剂，将金属钙溶于液氨中，加入改进剂和三氧化二铝等载体，由此得到低温活性高，收率高的催化剂，但所得的聚合物分子量较大，达到800万。中国专利CN1611523A介绍了在聚合物合成过程中，加入带有活泼氢的化合物作为分子量调节剂，制备中、低分子量的聚环氧乙烯，但此方法在聚合过程中完成，在催化剂上没有得到改进。美国专利U.S.4200704介绍了在氧存在条件下，用过氧化物分解高分子聚氧化乙烯来制备中、低分子量聚氧化乙烯的目的，但此工艺处理复杂，生产成本增加。以上专利所涉及到的中、低分子量环氧烷烃聚合物的制备方法，都采用二次加工才能达到目的，增加了生产工序、产品质量较差、经济性较低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足之处而提供一种方法简单、经济效益高、产品性能优良的环氧烷烃开环聚合催化剂的制备方法及应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种环氧烷烃开环聚合催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在惰性气体保护下，控制温度为-70℃～-33.5℃，将摩尔比为1∶0.1～1.5的高纯度碱土金属钙和金属锶双金属溶于液氨中，液氨与金属的摩尔比为50～100∶1，反应30～90分钟，形成有机氨钙锶溶液，加入环氧烷烃使环氧烷烃与双金属的摩尔比为0.5～1.5∶1，或者加入摩尔比为0.1～0.8∶1的腈类及环氧烷烃两种化合物，使腈类与双金属的摩尔比为0.1～0.8∶1，反应60～120分钟，升温至常温挥发反应产物中的多余液氨，同时，加入溶剂淤浆化处理，即得催化剂产品。

所述的金属锶与金属钙的摩尔比为0.3～0.6∶1；所述的液氨与碱土金属的比例以碱土金属完全溶解为止；所述的环氧烷烃与双金属的摩尔比为0.5～1∶1；所述的腈类与双金属的摩尔比为0.2～0.5∶1；所述的腈类与环氧烷烃的摩尔比为0.2～0.5∶1；所述的有机氨钙锶溶液是液氨与双金属在干冰/乙醇冷阱中反应60～90分钟形成的蓝色均匀溶液。

所述的惰性气体包括氮气、氩气或氦气。

所述的环氧烷烃为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷和环氧戊烷中的一种或两种，优选环氧丙烷。

所述的腈类为乙腈、丙腈和丁腈中的一种或两种，优选乙腈。

所述的液氨为经过分子筛脱水干燥处理的液氨。

所述的溶剂为正己烷、正庚烷和2-甲基戊烷中的一种。

一种上述方法得到的环氧烷烃开环聚合催化剂的应用，其特征在于，将环氧烷烃聚合催化剂用于制备中低分子量聚环氧烷烃，具体步骤如下：用惰性气体吹扫反应聚合釜，分别加入溶剂、环氧烷烃聚合催化剂和环氧烷烃，在0℃～40℃下，引发环氧烷烃开环聚合，制备聚环氧烷烃。

所述的溶剂为正己烷、正庚烷和2-甲基戊烷中的一种。

所述的环氧烷烃聚合催化剂可用于间歇式环氧烷烃的聚合，也可用于连续式和半连续式环氧烷烃的聚合。

本发明以液态氨、金属钙、金属锶、环氧烷烃、腈、正己烷、正庚烷等为原料，合成有机钙/有机锶化合物复合催化剂。该催化剂为双金属有机复合物，其催化机理是双活性点催化，通过双点嵌入方式使环氧烷烃开环聚合。然后在温和的反应条件下催化环氧烷烃的快速开环聚合，从而得到分子量30万～100万、白色颗粒、颗粒均匀的聚合物。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明所制得开环聚合双金属催化剂，所用原料为常见化学药品，原料易得，制备方法简单，经济效益高。