[发明专利]一种离子液体催化熔融酯交换法制备聚碳酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种咪唑氨基酸酸类离子液体高效催化碳酸二酯和二羟基化合物熔融酯交换合成聚碳酸酯的方法，其特征在于使用由咪唑盐为阳离子、氨基酸根为阴离子构成的离子液体为催化剂，高效催化以二羟基化合物和碳酸二酯为原料的反应制备芳香族或脂肪族聚碳酸酯。离子液体催化剂用量为二羟基化合物质量的1×10^‑5～3%，在预聚酯交换阶段反应温度为100~200℃、压力为15kPa～常压，反应时间0.5h～6h；在缩聚阶段，反应温度为220~280℃、压力为20Pa～300Pa，反应时间0.1h～6h。咪唑氨基酸类离子液体相比于传统的碱金属盐、碱土金属盐和季胺类催化剂，具有催化剂与原料相溶性好，活性高，产物色泽好，聚碳酸酯分子量高的特点。

技术领域

本发明属于绿色高效催化技术领域，涉及一种咪唑氨基酸离子液体高效催化制备聚碳酸酯的方法，具体地说，使用由咪唑盐为阳离子、氨基酸根为阴离子构成的离子液体为催化剂，催化以二羟基化合物和碳酸二酯为原料的反应制备聚碳酸酯。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的一类高分子化合物的总称。聚碳酸酯具有优良的透光性、较高的玻璃化转变温度、理想的可化学修饰性、易于物理改性，以及良好的冲击韧性、电绝缘性、抗蠕变性、生理惰性、耐候性等一系列优点，使其成为工程塑料中发展最快的品种，受到了世界各工业大国的极大关注。

聚碳酸酯的合成有光气法和非光气法两种方法，光气法由于使用了剧毒的光气为原料，不符合现代绿色化工发展的需求，而非光气法一般由碳酸二酯与二羟基化合物在催化剂的作用下通过熔融缩聚而得。非光气法制备聚碳酸酯的催化剂一般为碱性化合物，包括无机碱、有机碱以及离子液体等。如CN1053246公开了以碱金属、碱土金属化合物，含氮有机物以及硼酸酯等催化剂制备聚碳酸酯。CN1088946公开了制备聚碳酸酯的催化剂：碱性含氮化合物，碱金属化合物，碱土金属化合物，硼酸盐或选自给电子胺及其盐的化合物。CN1127265公开了以季鏻盐化合物或其与碱金属化合物的混合物为催化剂制备聚碳酸酯。CN1172490公开了以季鏻盐，如2,2-双(4-羟基苯基)丙烷的二(四苯基)鏻盐、二溴化亚乙基双(三苯基鏻)、双(四苯基硼酸)三亚甲基双(三苯基鏻)为催化剂制备聚碳酸酯。CN1286710公开了含磷碱性化合物，包括三价磷化合物如R93P或(R9O)3P(R9表示氢原子或有机基团)为催化剂制备聚碳酸酯。CN1694915公开了具有芳烷基基团的正膦基氢氧化铵为催化剂制备聚碳酸酯。CN101125917公开了由乙酰丙酮基金属配合物和含氮碱性化合物组成的复合催化剂制备聚碳酸酯。CN105949451B公开了以季胺类离子液体和季磷类离子液体为催化剂制备聚碳酸酯，R₁，R₂，R₃，R₄为C1～C20的烷基，C4～C20的环烷基，和C4～C20的芳基中任一种；(1)和(3)中的阴离子X为二氰胺根阴离子、乳酸根阴离子、咪唑阴离子、1,2,4-三氮唑阴离子中的任一种；(2)和(4)中的阴离子X为二氰胺根阴离子、乳酸根阴离子、咪唑阴离子、1,2,4-三氮唑阴离子、苯甲酸根阴离子、磷酸二氢根、氢氧根阴离子、醋酸根阴离子、碳酸氢根阴离子中的任一种。CN107082878A公开了机碱类催化剂和碱性离子液体组成的复合催化剂制备聚碳酸酯，R₁为烷基，R₂为烷基、胺基、酰胺基或双酰胺基；X^-为OH^-，HCOO^-，CH₃COO^-或H₂PO₄^-。CN107163240A公开了将固载化离子液体催化剂用于制备聚碳酸酯，固载化离子液体催化剂包括酸性离子液体和接枝有链转移剂的过渡金属化合物。

尽管报道的催化剂种类很多，但仍存在与原料、产物相溶性差(无机催化剂)，催化剂稳定性差高温下易挥发、分解(有机催化剂)，反应活性低、选择性不高等问题。因此，开发高活性、高选择性、高稳定性的催化剂体系还是很有必要的。

发明内容

本发明目的在于，提供一种高活性、高选择性、高稳定性的催化剂体系以用于制备聚碳酸酯过程。