[发明专利]一种二元催化体系的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二元催化体系的制备方法及其在内酯和交酯开环聚合方面中的应用。二元催化体系由脲和烷氧基碱金属组成，催化体系具有制备简单、成本低、活性高、可控性好的特点，所制备的聚酯具有分子量可控、微观结构可控、可降解、生物相容性好的特点，能够满足工业部门要求。

技术领域

本发明涉及一种二元催化体系的制备方法与应用，特别涉及脲与烷氧基碱金属组成的二元催化体系的制备方法及其在内酯和交酯开环聚合方面的应用。

背景技术

聚酯是一类非常重要的可降解高分子材料。由于具有可降解性和可生物相容性，聚酯是新一代的、有发展前景的材料并符合生态和可持续发展的要求。

脂肪族聚酯在自然环境条件下可完全生物降解，对环境不产生任何污染，所具有的优良的生物相容性、渗透性、低毒性使其成为非降解性聚合物产品的替代品，具有广泛的用途，尤其在生物医学领域具有极高的应用价值。

目前广泛研究和应用的脂肪族聚酯包括聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚羟基丁酸酯(PHB)及其它们的共聚物，主要由相应的单体通过开环聚合制备，普遍采用的催化剂有异丙醇锌、辛酸亚锡以及稀土环氧化物等。目前，最为被广泛使用的是辛酸亚锡，它的特点是可以得到产率高和分子量高以及光学纯度好的聚酯材料，其缺点是反应活性不是很高，需要较长的反应时间和较高的反应温度。因此，发展新型催化体系，特别是高效、可控和选择性高的催化体系，受到人们越来越多的关注。

本发明报道了一种二元催化体系的制备方法及其在开环聚合中的应用。该二元催化体系由脲和烷氧基碱金属组成，催化体系具有制备简单、成本低、活性高、可控性好的特点，所制备的聚酯具有分子量可控、微观结构可控、可降解、生物相容性好的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种二元催化体系的制备方法及其在开环聚合中的应用。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种二元催化体系。根据本发明的实施例，所述二元催化体系为式(I)所示，

二元催化体系含有A和B两种组分，其中，A为式(II)所示的脲，

R¹为任选取代的C_1-6烷基、任选取代的C_5-6环烷基、任选取代的芳基；R²为任选取代的C_1-6烷基、任选取代的C_5-6环烷基、任选取代的芳基；R¹和R²可为相同取代基，也可为不同取代基；

B为式(III)所示的烷氧基碱金属，

R³OM

(III)

R³为任选取代的C_1-6烷基；M为Li、Na、K；

本发明提供了上述二元催化体系的制备方法，步骤如下：

在氮气氛围下，脲和烷氧基碱金属按0.2～10：1摩尔比例混合后，加入无水溶剂，室温下搅拌反应1-12小时，减压除去溶剂得到相应的二元催化体系。

上述制备方法中，所述无水溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷。

本发明中的二元催化体系可以简写为xAayBb，其中，x和y是A和B的摩尔比例；A_a为第a种脲；B_b为第b种烷氧基碱金属。

在本发明的第二方面，本发明提供了上述式(I)所示二元催化体系在催化内酯和交酯开环聚合反应中的应用。