[发明专利]高度耐热的聚碳酸酯及其制备方法

说明书

本发明涉及高度耐热的生物基聚碳酸酯及其制备方法，更具体地，该高度耐热的生物基聚碳酸酯具有优异的耐热性、透明度和加工性。

技术领域

本发明涉及高度耐热的生物基聚碳酸酯及其制备方法。更具体地，该聚碳酸酯具有优异的耐热性、透明度和加工性。

背景技术

通过将1,4:3,6-二脱水己糖醇与碳酸酯或1,4-环己烷二羧酸酯熔融缩聚制备的生物基聚碳酸酯是一种生物塑料，其中包含衍生自生物质的生物基单体，即1,4:3,6-二脱水己糖醇。所述生物基聚碳酸酯具有PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的高透明度和双酚A(BPA)聚碳酸酯的高耐热性。

这种生物基聚碳酸酯的结构特征在于它不包含产生环境激素的BPA。通过使具有脂肪族环分子结构的1,4-环己烷二羧酸酯单体共聚还可以提高由于1,4:3,6-二脱水己糖醇的分子结构引起的低延展性。另外，可以通过用酯键代替某些碳酸酯键来弥补碳酸酯键的缺点。

1,4:3,6-二脱水己糖醇具有以下三种立体异构体类型，根据两个羟基的相对构型而具有不同的化学性质：由以下式a表示的异甘露糖醇(熔点：81-85℃)，由以下式b表示的异山梨醇(熔点：61-62℃；由以下式c表示的异艾杜糖醇(熔点：64℃)：

[式a]

[式b]

[式c]

特别地，在使用1,4:3,6-二脱水己糖醇作为制备聚碳酸酯(一种具有代表性的透明工程塑料)的单体的情况下，如此制得的聚碳酸酯具有高度耐热性和透明度，以及优异的表面硬度、紫外线稳定性、阻燃性和耐化学性，这归因于1,4:3,6-二脱水己糖醇的分子结构特征，即虽然体积很小但刚性的稠合杂环，同是还具有生物塑料的优点。凭借这些优势，1,4:3,6-二脱水己糖醇作为开发生物塑料的代表性原材料，已经拓宽了其适用领域。

同时，1,4-二甲基-环己烷二羧酸酯(DMCD)或DMCD的水解产物1,4-环己烷二羧酸(CHDA)在其分子中心具有环己烷环结构。因此，在将其结合到聚合物链中的情况下，由于分子结构中柔韧性和硬度的独特结合，不仅可以提高聚合物的紫外线稳定性和耐候性，而且可以改善聚合物的保光性、耐黄变性、水解稳定性、耐腐蚀性和耐化学性。另外，DMCD或CHDA由以下式d表示的顺式和反式的异构体混合物组成。可商购的DMCD具有约80/20％的顺式/反式比。如果在聚合物链中存在诸如DMCD或CHDA的脂族环结构，由于脂族环的分子翻转运动，将发生聚合物的二次力学松弛，从而改善了聚合物的机械性能。特别地，其具有提高聚合物的冲击强度的优点。

[式d]

同时，近年来，已经开发出具有170℃以上的玻璃化转变温度(Tg)的高耐热材料，并且该高耐热材料可以应用于诸如汽车、电子设备、工业照明和医疗用途的各种领域，其需求量也在不断增加。另一方面，通过1,4:3,6-二脱水己糖醇与碳酸酯或1,4-环己烷二羧酸酯的熔融缩聚制备的生物基聚碳酸酯的Tg为170℃以下，因此需要提高用作高耐热材料的耐热性。

为了提高BPA聚碳酸酯的耐热性，已经开发了使用具有大体积和刚性结构的各种单体的共聚聚碳酸酯。然而，具有大体积和刚性结构的单体昂贵，因为合成它们困难且复杂。另外，必须替代大量的BPA以充分提高耐热性，这会损害BPA聚碳酸酯优异的机械特性以及透明度和流动性。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供一种高度耐热的生物基聚碳酸酯及其制备方法，该生物基聚碳酸酯由廉价的原料制备，该原料可提高耐热性和经济效率并且能够保持生物基聚碳酸酯的高透明度，同时实现高流动性。

解决问题