[發明專利]含多個環氧官能團的物質、其制備方法、其與二氧化碳和環氧丙烷的三元共聚物及共聚方法

有效

• 申請號: 201310742854.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103724522A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 劉埃林;王克智;高文煥;李訓剛;張光軍;陳有業;毛晨曦;李向陽;海山;李成軍;王四海;劉金融;張光東;李彥斌
• 申請（專利權）人: 內蒙古蒙西高新技術集團有限公司;山西省化工研究所(有限公司)
• 主分類號: C08F220/32
• 分類號: C08F220/32;C08F212/08;C08F212/36;C08G64/34
• 代理公司: 北京權泰知識產權代理事務所(普通合伙) 11460
• 代理人: 任永利

技術領域

本發明屬于環氧化合物制備領域，并屬于二氧化碳共聚物工業化生產技術領域。?

背景技術

二氧化碳共聚物是由二氧化碳與環氧化合物共聚合得到的高分子材料，具有完全生物降解性能，對解決普通塑料造成的“白色污染”會起到重要作用。與此同時，二氧化碳與環氧化合物共聚合反應可以有效利用二氧化碳，既減少了溫室氣體的排放，又使之成為新的碳源。因此，二氧化碳共聚物具有環保和資源的雙重作用。實現二氧化碳共聚物的工業化生產是化工專家和企業家的一直追求。內蒙古蒙西高新技術集團有限公司與中國科學院長春應用化學研究所合作，于2002年率先實現了二氧化碳和環氧丙烷聚合的工業化生產(CN1844189A，CN1895775A，CN2865843Y)，成功獲得了聚丙撐碳酸酯(PPC)產品。?

二氧化碳和環氧丙烷聚合得到的聚丙撐碳酸酯(PPC)產品是非晶態聚合物，高溫發粘低溫結塊，且熱分解溫度較低，熱加工溫度只有140℃左右，影響了材料的加工性能，同時成本相對較高，市場推廣存在一定的困難。為了提高PPC的使用性能和降低成本，專利CN101045814A，CN101089044A，CN101857668A，CN101851409A，CN102964801A等采用PPC與其他全生物降解塑料共混改性的方法，得到的共混物具有較好的使用性能。但PPC用量較少，成本也沒有降低，不利于PPC的市場化推廣，且PPC與其他全生物降解塑料相容性較差。物理共混不能從根本上解決PPC性能差的問題。專利CN101319035A采用過氧化物對PPC進行交聯，交聯后PPC性能有所提高，但工藝復雜，成本提高，PPC的性能也沒有從根本上改善，也不利于市場化推廣。?

為了提高PPC的整體性能，專利CN1775828A采用加入含有雙鍵的環氧化合物作為二氧化碳和環氧丙烷共聚合的第三種單體，得到的三元共聚物再用輻射或交聯劑的方法進行交聯，性能有較大的提高。但第三種單體(即含有雙鍵的環氧化合物)加入量較多時影響共聚物的產量，且交聯過程復雜，不適合工業化生產。?

目前國內外文獻有較多選用第三種單體與二氧化碳和環氧丙烷共聚合以提高PPC的性能的報道(中國專利CN102329421A；Donald?J.Darensbourg?et?al.Macromolecules，2242-2248，?2012；Donald?J.Darensbourg?et?al.JACS，18610-18613，2011；陳少云等，大學化學，12，2011等)。但選用的第三種單體都是單環氧官能團的物質，共聚物的性能提高都不夠明顯，且產品的成本都有所提高，不適宜工業化生產。?

采用含有兩個環氧官能團的物質作為第三種單體與二氧化碳和環氧丙烷共聚合可以把PPC的分子量提高一倍，PPC的性能有所提高(Youhua?Tao?et?al.，Polymer，7368-7373，2006)。但該論文中兩個環氧官能團之間的化學鍵是醚鍵，起不到改善共聚物耐熱性能的作用，且選用的含有兩個環氧官能團的物質價格較高，三元共聚物的產量也有明顯降低，因此也不適宜工業化生產。?

本申請人的另一專利申請(申請號201310681493.5)采用由巴斯夫公司生產的含有9個環氧官能團的ADR-4370S環氧官能化擴鏈劑，和由山西省化工研究所生產的含有20個環氧官能團的4370環氧官能化擴鏈劑與二氧化碳和環氧丙烷共聚合，三元共聚物的產量和熱加工溫度都有明顯提高。但這兩種環氧官能化擴鏈劑都是用于全生物降解塑料加工過程的擴鏈劑，用于二氧化碳和環氧丙烷三元共聚合存在以下問題：一是擴鏈劑的結構不適合三元共聚的催化體系，聚合工藝與二氧化碳和環氧丙烷的二元共聚的工藝條件和催化條件有差距，達不到三元共聚的最佳狀態；二是擴鏈劑的結構已經確定，用于二氧化碳和環氧丙烷的三元共聚不能體現從分子鏈的組成上改善和提高三元共聚物性能的目的；三是該擴鏈劑的環氧官能團數已經確定，不能根據要求增加或減少環氧官能團數，用于二氧化碳和環氧丙烷的三元共聚，加入量較少達不到提高交聯度的目的，加入量較多時雖然交聯度提高，但起不到改善共聚物分子鏈結構的目的。?

因此，本領域迫切希望能根據二氧化碳共聚物的最終性能和成本要求來設計和合成出其它含有多個環氧官能團的物質，以便用這些含多個環氧官能團的物質用于二氧化碳、環氧丙烷的三元聚合，以提高三元共聚物的性能，從而達到降低三元共聚物的成本和提高其性能的目的，使二氧化碳共聚物的性能和成本接近普通塑料，可以像普通塑料一樣單獨使用。?

本發明解決了上述問題。?

發明概述?