[发明专利]一种含端环碳酸酯基的线型化合物合成方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种含端环碳酸酯基的线型化合物合成方法。

背景技术

环碳酸酯是性能优良的高沸点高极性的有机溶剂，在有机合成、化妆品、金属萃取及天然气净化、尿素合成和制氢等工业部门的脱硫脱碳领域中都有广泛的应用。近年来，环碳酸酯作为酯交换的中间体，市场需求激增。特别是发现环碳酸酯可以作为高能电池和电容的优良介质，仅此一项市场需求就高达200～300万吨。

环碳酸酯的合成方法主要有邻二醇法、邻氯醇法、环氧化合物-CO₂插入法。后者是目前合成环碳酸酯应用最广泛的一种方法。在催化剂的作用下，CO₂与端环氧基化合物发生开环反应，生成环碳酸酯。这个方法利用了温室气体CO₂，有利于环境保护且为原子经济型反应，符合绿色化学要求。Rokicki等报道了在碱金属盐和相转移催化剂(季铵盐或者冠醚)的催化作用下，环氧化合物和CO₂在80～l20℃且高压条件下合成高转化率的环碳酸酯。

双酚A型环氧树脂的制成品具有良好的物理机械性能，广泛应用于各个领域。但是，由双酚A型环氧树脂直接与CO₂反应得到的环碳酸酯粘度较大，经二胺固化后所得到的非异氰酸酯聚氨酯存在质脆、韧性差、耐油污性差等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种含端环碳酸酯基的线型化合物合成方法，所述化合物是兼具聚硫橡胶弹性、双酚A或F型环氧树脂刚性的，具有端环碳酸酯基的线型化合物基体材料。

一种含端环碳酸酯基的线型化合物合成方法，如下：

（1）将选定的二元醇和端巯基羧酸按1:2的物质量之比投入具有油水分离器的反应器内，加入带水剂，以对甲苯磺酸为催化剂，加热至沸腾，通过油水分离器分离出反应所生成的水，直至酯化反应完成，制得中间产物端巯基羧酸二元醇酯。

（2）以叔胺盐为催化剂，将环氧树脂与端巯基羧酸二元醇酯按2:1的物质量之比投入四口瓶中，在5℃下反应约2小时，制得端环氧基线型化合物。

（3）以季铵盐为催化剂，将端环氧基线型化合物投入高压釜中，持续通入CO₂，在反应温度为110～130℃，反应时间为6～10小时。使其转变为含端环碳酸酯基的线型化合物。二氧化碳过量持续通入。

上述步骤（1）中所述的聚醚二元醇组分包括，但不限于为一缩二乙二醇，分子量在200～1000g/mol之间的聚乙二醇或聚氧化丙烯二醇中的至少一种。

所述的端巯基羧酸组分包括，但不限于为2-巯基乙酸、3-巯基丙酸中的至少一种。

所述的催化剂对甲苯磺酸的用量为反应物总质量的0.3%～1%；所述的带水剂选自苯、甲苯、二甲苯中的任一种，其用量为反应生成水质量的2～3倍。

上述步骤（2）中所述的环氧树脂包括，但不限于为双酚F型环氧树脂NPEF-170、双酚A型环氧树脂E-44、E-51中的至少一种。

所述的叔胺类催化剂包括，但不限于为三乙醇胺、三乙烯二胺、N-甲基二乙醇胺中的任一种，其用量为反应物总质量的0.1%～0.5%。

上述步骤（3）中所述的季铵盐类催化剂包括，但不限于为四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的任一种，其用量为反应物总质量的0.5%～1%。

所述CO₂气体纯度大于99.8%，通入CO₂的压力为1.2～1.5MPa，反应温度为115～130℃，反应时间为6～10小时。

所述含端环碳酸酯基的线型化合物结构式如下：

所述R1为一缩二乙二醇、聚乙二醇或聚氧化丙烯二醇的残基；

一缩二乙二醇、聚乙二醇的残基结构式为-CH₂-CH₂-[-O-CH₂-CH₂-]_x-，X=1～21.3；

聚氧化丙烯二醇残基结构式为-[-CH(CH₃)-CH₂-O-]_y-CH(CH₃)-CH₂-，y=5.6～15.9。

R2为-(CH₂)_x-，X=1,2；

R3为环氧树脂NPEF-170、E-44或E-51的残基，

E-44、E-51残基结构式为

m=0.18～0.4，