[發明專利]一種堿性離子液體催化制備聚碳酸酯的方法

有效

• 申請號: 201610555312.8
• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN105949451B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 張鎖江;徐菲;成衛國;孫劍;張延強;孫瑋
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C08G64/30
• 分類號: C08G64/30;C08G64/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯桂麗

技術領域：

本發明涉及綠色、清潔催化技術領域，具體指一種以二羥基化合物和碳酸二酯為原料，在季銨、季磷類堿性離子液體催化下通過熔融酯交換反應合成聚碳酸酯的方法。

背景技術：

聚碳酸酯是一種綜合性能優良的熱塑性工程塑料，是全球五大工程塑料中唯一擁有良好透光性的產品，被廣泛應用于電子/電器產品、建筑及汽車制造業等領域。聚碳酸酯通常是由石油資源衍生原料制造得來的，近年來，由于擔心石油資源的枯竭、地球環境等問題，用植物等生物質資源替代傳統石油衍生原料制備聚碳酸酯的研究也受到了越來越多的重視。異山梨醇是一種非常穩定的手性化合物，可由葡萄糖加氫脫水制得，最近被報道用于合成聚酯(Macromolecules,2006,39,9064-9070；Journal of Applied Polymer Science,2011,121,1450-1463)等縮聚高分子。特殊的環狀結構--兩個相鄰的呋喃環使這類聚合物呈現分子結構剛性大、熱穩定性高等特點。異山梨醇型聚碳酸酯雖然具有較高的玻璃化轉變溫度和較好的耐熱性能，但是其分子鏈剛性很大，導致該類聚合物不易加工，力學性能差，難以滿足實際應用中對材料性能的要求，因此，需要對異山梨醇型聚碳酸酯進行改性。目前對于異山梨醇型聚碳酸酯改性方面的研究多集中在合成共聚物，因此也探索了不同的二羥基化合物和異山梨醇共聚合成共聚聚碳酸酯(JP56055425，WO2004111106，JP06145336，JP63012896)。

目前已報道的生產聚碳酸酯的方法大多是使用堿性無機鹽催化劑，雜環含氮類催化劑，季銨、季磷類催化劑等。其中堿性金屬鹽催化劑包括氫氧化鈉、乙酰丙酮鑭、四氫硼鋰等(Polymer,1970,11,415-420；Macromolecular Chemistry and Physics,2001,202,1941-1949)；雜環含氮類催化劑包括2-苯基咪唑、苯并咪唑、三(十二烷基)銨等(US5319066，US5373083，US5362840，CN96104293，CN98806925)；季銨、季磷類催化劑包括三乙胺、四苯基膦酚鹽、四烷基乙酸銨等(US5097002，CN03825367，CN200480036316)。盡管報道的催化劑種類很多，但仍存在反應活性低，選擇性不高，催化劑穩定性差等問題，因此開發一類高活性、高選擇性且結構穩定的催化體系顯得十分重要。

發明內容

本發明研究使用季銨、季磷類堿性離子液體催化劑，在不使用劇毒光氣和溶劑的條件下，以二羥基化合物和碳酸二酯為原料，熔融酯交換制備聚碳酸酯的方法。利用離子液體的結構可設計性，在季銨、季磷類化合物中引入含氮雜環等特殊基團作為離子液體陰離子，一方面提高了離子液體陰離子的親核性促進反應正向進行，與現有的季銨、季磷類催化劑相比，抑制了Fries重排的發生，降低了聚碳酸酯的支鏈化，大幅提高了催化劑的活性和選擇性；另一方面調控了催化劑的熱穩定性，使催化劑既能保證從酯交換到縮聚后期階段的催化活性，又能夠在反應最后階段熱分解，不致影響聚合物品質。

本發明的反應通式為：

R為苯環或者甲基；R'為亞烷基、亞環烷基或者芳香族基團；x，y的比為異山梨醇和另一種二羥基化合物的摩爾比，y/x＝0/100～60/40。