[发明专利]一种碱性离子液体催化制备聚碳酸酯的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及绿色、清洁催化技术领域，具体指一种以二羟基化合物和碳酸二酯为原料，在季铵、季磷类碱性离子液体催化下通过熔融酯交换反应合成聚碳酸酯的方法。

背景技术：

聚碳酸酯是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，是全球五大工程塑料中唯一拥有良好透光性的产品，被广泛应用于电子/电器产品、建筑及汽车制造业等领域。聚碳酸酯通常是由石油资源衍生原料制造得来的，近年来，由于担心石油资源的枯竭、地球环境等问题，用植物等生物质资源替代传统石油衍生原料制备聚碳酸酯的研究也受到了越来越多的重视。异山梨醇是一种非常稳定的手性化合物，可由葡萄糖加氢脱水制得，最近被报道用于合成聚酯(Macromolecules,2006,39,9064-9070；Journal of Applied Polymer Science,2011,121,1450-1463)等缩聚高分子。特殊的环状结构--两个相邻的呋喃环使这类聚合物呈现分子结构刚性大、热稳定性高等特点。异山梨醇型聚碳酸酯虽然具有较高的玻璃化转变温度和较好的耐热性能，但是其分子链刚性很大，导致该类聚合物不易加工，力学性能差，难以满足实际应用中对材料性能的要求，因此，需要对异山梨醇型聚碳酸酯进行改性。目前对于异山梨醇型聚碳酸酯改性方面的研究多集中在合成共聚物，因此也探索了不同的二羟基化合物和异山梨醇共聚合成共聚聚碳酸酯(JP56055425，WO2004111106，JP06145336，JP63012896)。

目前已报道的生产聚碳酸酯的方法大多是使用碱性无机盐催化剂，杂环含氮类催化剂，季铵、季磷类催化剂等。其中碱性金属盐催化剂包括氢氧化钠、乙酰丙酮镧、四氢硼锂等(Polymer,1970,11,415-420；Macromolecular Chemistry and Physics,2001,202,1941-1949)；杂环含氮类催化剂包括2-苯基咪唑、苯并咪唑、三(十二烷基)铵等(US5319066，US5373083，US5362840，CN96104293，CN98806925)；季铵、季磷类催化剂包括三乙胺、四苯基膦酚盐、四烷基乙酸铵等(US5097002，CN03825367，CN200480036316)。尽管报道的催化剂种类很多，但仍存在反应活性低，选择性不高，催化剂稳定性差等问题，因此开发一类高活性、高选择性且结构稳定的催化体系显得十分重要。

发明内容

本发明研究使用季铵、季磷类碱性离子液体催化剂，在不使用剧毒光气和溶剂的条件下，以二羟基化合物和碳酸二酯为原料，熔融酯交换制备聚碳酸酯的方法。利用离子液体的结构可设计性，在季铵、季磷类化合物中引入含氮杂环等特殊基团作为离子液体阴离子，一方面提高了离子液体阴离子的亲核性促进反应正向进行，与现有的季铵、季磷类催化剂相比，抑制了Fries重排的发生，降低了聚碳酸酯的支链化，大幅提高了催化剂的活性和选择性；另一方面调控了催化剂的热稳定性，使催化剂既能保证从酯交换到缩聚后期阶段的催化活性，又能够在反应最后阶段热分解，不致影响聚合物品质。

本发明的反应通式为：

R为苯环或者甲基；R'为亚烷基、亚环烷基或者芳香族基团；x，y的比为异山梨醇和另一种二羟基化合物的摩尔比，y/x＝0/100～60/40。