[发明专利]一种聚碳酸酯的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚碳酸酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将环氧丁烷、双金属氰化物催化剂、助催化剂与二氧化碳混合，反应得到所述聚碳酸酯。所述制备方法采用双金属氰化物催化剂与助催化剂的催化体系，实现在较温和的条件下由环氧丁烷和二氧化碳制备得到环氧丁烷基聚碳酸酯；并且由于双金属氰化物催化剂与助催化剂的协同作用，所述制备方法提升了二氧化碳的固定量，降低了副反应发生的概率，提高了单体的转化率。

技术领域

本发明属于聚合物合成技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯的制备方法。

背景技术

CO₂被认为是最主要的温室气体，使得“温室效应”日益严重。虽然二氧化碳污染了大气，但是它同时又是地球上储量丰富、价廉、无毒、可循环利用的碳资源。以二氧化碳为原料合成二氧化碳共聚物，不仅可以降低高分子材料对石油资源的依赖程度，还能使二氧化碳变废为宝，既减轻了二氧化碳对环境的危害又实现了资源利用，而且所合成的二氧化碳共聚物具有可生物降解的特性，是环境友好型材料。

环氧化合物与CO₂共聚制备得到的聚碳酸酯是极具发展前景的高分子材料之一。目前工业生产上主要以环氧丙烷作为单体原料生产聚碳酸亚丙酯(PPC)，PPC的合成方法成熟，但是PPC的玻璃化转变温度低、耐水性能和力学性能较差，限制了PPC材料的应用。1,2-环氧丁烷作为一种具有三元环的环醚，因其在生物医学和功能材料领域的广泛应用而备受关注。环氧烷烃化合物的高应力使得1,2-环氧丁烷具有反应性中间体，使其易与亲核试剂进行开环反应以制得所需的聚合物，比如聚醚、聚氨酯以及在近几年极具发展前景的聚碳酸酯。1,2-环氧丁烷由于分子结构中的亚甲基官能团相对较多，因此，以1,2-环氧丁烷为共聚单元合成的聚碳酸酯聚醚多元醇具有强疏水性、耐水解性、耐腐蚀性等优良性能，在建筑保温、汽车内饰及船舶涂层等方面有着很好的应用。

由1,2-环氧丁烷制备聚碳酸酯需要合适的催化体系及反应条件，现有技术中常用的催化剂包括双金属氰化物催化剂、Salen型催化剂及硼基催化剂。例如CN102432857A公开了一种聚碳酸酯的制备方法，所述制备方法采用稀土掺杂的基于Zn₃[Co(CN)₆]₂的双金属氰化物催化二氧化碳和环氧化合物的共聚合反应，反应效率高；但是，所述反应中需要加入多元醇或者羧酸作为引发剂进行体系引发，且CO₂固定量低。

CN104448283A公开了一种聚碳酸酯的制备方法，所述制备方法在主催化剂铝卟啉配合物和助催化剂的作用下，将二氧化碳和环氧化物进行共聚反应，得到聚碳酸酯；所述助催化剂包括季铵盐、季磷盐和有机碱中的一种或多种；所述制备方法反应活性高，制得的聚合物分子量较高。但是，所述制备方法得到的环状碳酸酯副产物的含量偏高。

CN110092900A公开了一种聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物的制备方法，所述制备方法采用三苯基硼烷和有机路易斯碱为混合催化剂，通过末端羟基化合物引发环状酸酐类单体、内酯类单体、环氧丁烷和二氧化碳开环共聚，得到所述聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物；反应步骤简单，有效利用二氧化碳，嵌段聚合物的分子量和嵌段长度高度可控。但是，上述制备方法反应条件苛刻，必须保证无水无氧条件才能取得好的效果，工业化应用难度大。

因此，开发一种反应效率高、副产物少、CO₂固定量高、反应条件温和，易于工业化的聚碳酸酯的制备方法是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯的制备方法。所述制备方法中催化剂采用双金属氰化物催化剂与助催化剂的协同使用，在不加引发剂的条件下，不仅能够由环氧丁烷制备得到聚碳酸酯，而且所述制备方法二氧化碳的固定量高、副产物的含量低、单体转化率高、反应条件温和且有助于工业化生产。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种聚碳酸酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：