[发明专利]熔融酯交换法合成聚碳酸酯用的固载化离子液体催化剂

说明书

本发明涉及一种熔融酯交换法合成聚碳酸酯用的固载化离子液体催化剂，固载化离子液体催化剂的原料组分包括离子液体和接枝有链转移剂的过渡金属化合物；其中，过渡金属化合物包括过渡金属氧族和/或硫族化合物；离子液体与过渡金属化合物的摩尔比为(1～8):1。将该固载化离子液体催化剂用于聚碳酸酯的制备过程中：以二羟基化合物和碳酸二酯为原料，采用熔融酯交换法合成聚碳酸酯；其中，碳酸二酯与二羟基化合物的摩尔比为(1.01～1.2)：1，固载化离子液体催化剂的用量为二羟基化合物质量的0.5％～5％。本发明涉及的催化剂合成方法简单，且催化剂选择性和活性高，进而显著加快了聚碳酸酯工业化应用的进程。

技术领域

本发明涉及聚碳酸酯的合成技术领域，具体涉及一种熔融酯交换法合成聚碳酸酯用的固载化离子液体催化剂。

背景技术

聚碳酸酯作为分子链中含有重复单元碳酸酯基(-OROCO-)的高分子聚合物的总称，是一种综合性能优良的热塑性工程材料，也是全球五大工程塑料中唯一一类拥有良好透光性的产品，因而其被广泛应用于电子/电器产品、建筑及汽车制造等领域。

聚碳酸酯的工业生产方法有光气化界面缩聚法和熔融酯交换缩聚法，熔融酯交换缩聚法又分为传统熔融酯交换缩聚法和非光气熔融酯交换缩聚法。其中，非光气熔融酯交换缩聚法被认为是目前合成聚碳酸酯的适宜方法，选用碳酸二酯和二羟基芳香化合物作为原料进行酯交换反应；然而，该法在反应动力学上作为可逆反应，存在平衡转化率低、反应周期长等缺点。

为了实现聚碳酸酯的连续化生产，提高聚碳酸酯的性能及产率，需要在反应过程中添加催化剂。然而，现有技术中，熔融酯交换过程中所选用的催化剂的类型不但影响反应速率，而且会引起一定的副反应(如支化和交联)，进而影响聚合物的性能；例如：碱金属、碱土金属的氧化物或氢氧化物等作为常用的酯交换催化剂，虽然可以在一定程度上提高酯交换反应速率，但仍存在一些相互矛盾及不令人满意的情况；镧系金属化合物可以使聚合物的热稳定性得到提高，但该类催化剂会在聚合物中引入各种重金属，从而限制聚合物的使用；杂环结构的催化剂如三嗪结构、卟啉配合物结构具有较好的酯交换催化效果，但其活性维持时间较短、成本较高。

近年来，离子液体基于其优异的物理化学性能而受到人们越来越多的关注，然而将其直接应用于聚碳酸酯的合成过程中依旧存在诸多问题。基于此，研究一种新型的催化剂体系，使其在催化熔融聚合得到高分子聚碳酸酯的同时又能减少副反应，并且改进产物性能显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种熔融酯交换法合成聚碳酸酯用的固载化离子液体催化剂。采用本发明提供的固载化离子液体催化剂，以二羟基化合物和碳酸二酯为原料制备聚碳酸酯：借助离子液体优异的理化性能，将其固载于过渡金属氧族和/或硫族化合物的介孔纳米球上，由此制备得到的催化剂不仅可以实现固载化离子液体催化剂在聚碳酸酯的合成过程的缓释作用，而且该催化剂具有寿命长、污染少、可循环利用以及能够显著降低反应成本的优势，进而有效克服传统聚碳酸酯合成过程中的弊端。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种固载化离子液体催化剂，催化剂的原料组分包括离子液体和过渡金属化合物；其中，过渡金属化合物包括过渡金属氧族和/或硫族化合物。

在本发明的进一步实施方式中，过渡金属化合物具体包括：接枝有链转移剂的过渡金属化合物纳米球。

在本发明的进一步实施方式中，链转移剂包括烷基铝、烷基镁和烷基锌中的一种或多种；过渡金属化合物包括氧化钼、硫化钼、氧化锌、硫化钴和二氧化钛中的一种或多种。

在本发明的进一步实施方式中，离子液体与过渡金属化合物的摩尔比为(1～8):1。