[发明专利]一种二氧化碳基聚酯-聚碳酸酯四元嵌段共聚物的制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料合成技术领域，涉及一种二氧化碳基可生物降解聚酯‑聚碳酸酯四元嵌段共聚物的制备方法，所述嵌段共聚物包含二嵌段共聚物（A‑B型）；链段A是由环氧丙烷、环氧环己烷和CO₂开环聚合得到的聚碳酸酯，链段B是由环氧丙烷、环氧环己烷和邻苯二甲酸酐开环聚合得到的芳香族聚酯。本发明采用商业化的路易斯酸碱对作催化剂，通过一锅一步法成功在聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）主链上引入邻苯二甲酸酐和环氧环己烷，大大提高PPC的玻璃化转变温度、热稳定性能和拉伸强度，且消除了现有技术中的金属催化剂残留问题，扩大PPC材料的应用范围。

技术领域

本发明涉及高分子材料合成的技术领域，更具体的，涉及一种二氧化碳基聚酯-聚碳酸酯四元嵌段共聚物的制备方法。

背景技术

随着全球工业化的迅速发展，大量化石能源被开发使用，不仅造成传统能源的日渐枯竭，还导致二氧化碳排放量增大形成严重的温室效应。同时，大量不可降解的塑料制品被生产出来，其废弃物造成严重的“白色污染”。能源和环境这两方面压力促进CO₂基聚合物的研究和应用。

自1969年首次利用CO₂合成聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)材料起，PPC材料的合成和改性受到广泛研究。但由于PPC的玻璃化转变温度(T_g)较低(46℃)且拉伸强度不高(40MPa)，其在工业上的使用受到了极大的限制，所以通过与其他材料共混或与其他单体共聚的方式改性PPC能大大提高材料性能，从而扩大其应用范围。

通过共聚的方法往PPC柔性链段里引入刚性组分，能大幅度提高其T_g。研究发现，加入环氧环己烷进行共聚能在50-100℃范围内调节PPC的T_g，但需要引入大量价格比较昂贵的环氧环己烷，不利于成本的控制。如果只引入邻苯二甲酸酐到PPC链段中，其T_g只能控制在62℃以下。所以，同时引入环氧环己烷和邻苯二甲酸酐到PPC链段中，不仅能有效调控材料的T_g在90℃以上，还能控制生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过环氧丙烷、环氧环己烷、邻苯二甲酸酐和CO₂共聚合成聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物，能有效提高PPC的玻璃化转变温度和拉伸强度；采用“有机硼/有机胺”非金属催化剂进行大规模制备的四元嵌段共聚物，具有组成比例可调节、玻璃化转变温度较高、拉伸性能较高、透光性能好、发泡性能优良等特点，是一种应用前景可观的可生物降解材料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二氧化碳基聚酯-聚碳酸酯四元嵌段共聚物，其结构式如下：

其中a≥1，b≥1，c≥1，d≥1，a,b,c，d均为整数。

其制备过程为：

上述二氧化碳基聚酯-聚碳酸酯四元嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：将单体、催化剂和溶剂加到高压反应釜中，通入二氧化碳，置于油浴锅中进行开环聚合反应，反应结束后用二氯甲烷溶解产物，加少量酸终止反应，最后在乙醇中析出产物；所述单体为环氧化物、邻苯二甲酸酐和CO₂，环氧化物包括环氧丙烷和环氧环己烷。

作为优选的，在上述的制备方法中：所述环氧化物和邻苯二甲酸酐的摩尔比大于1；所述环氧丙烷和(环氧环己烷+邻苯二甲酸酐)的摩尔比例为2-10：1；所述CO₂通入反应釜后内压力范围为0.1-4.0MPa。

作为优选的，在上述的制备方法中：所述的催化剂为路易斯酸碱对复合催化剂；路易斯酸为有机硼化合物；路易斯碱为有机胺(盐)。