[發(fā)明專利]用于制備芳香族聚碳酸酯的復(fù)合催化劑及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710354082.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN107082878B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史吉華;吳俊濤;武勝強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濮陽市宏源石油化工有限公司;北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G64/30
• 分類號(hào): C08G64/30;C08G64/06
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11514
• 代理人: 孟凡臣

本發(fā)明涉及一種用于制備芳香族聚碳酸酯的復(fù)合催化劑及其應(yīng)用，該復(fù)合催化劑的原料組分包括有機(jī)堿類催化劑和堿性離子液體。將該復(fù)合催化劑用于芳香族聚碳酸酯的制備過程中：以二羥基化合物和碳酸二酯為原料，采用非光氣酯交換法合成聚碳酸酯；其中，二羥基化合物和碳酸二酯的摩爾比為1：(1.015～1.1)，復(fù)合催化劑的用量為二羥基化合物質(zhì)量的0.5％～5％。采用本發(fā)明提供的復(fù)合催化劑，不僅可以使聚碳酸酯合成過程中的酯交換反應(yīng)在較低溫度下以較快速度進(jìn)行，而且可使聚合產(chǎn)物中催化劑殘留量降至最低；此外，在賦予聚合產(chǎn)物特殊性能的同時(shí)最大限度地避免了產(chǎn)物聚碳酸酯應(yīng)用性能所受到的負(fù)面影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚碳酸酯的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備芳香族聚碳酸酯的復(fù)合催化劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚碳酸酯作為一種生物可降解的生態(tài)友好型聚合物，以高強(qiáng)度、高韌性、高抗熱性、抗震性、加工性能好、優(yōu)良的透明性、尺寸穩(wěn)定性、無毒性、耐候性、電絕緣性、耐射線滅菌性以及機(jī)械力學(xué)性能而著稱，是綜合性能極為優(yōu)良的熱塑性工程塑料。

聚碳酸酯工業(yè)化生產(chǎn)方法的趨勢(shì)為采用非光氣熔融酯交換法制備工藝，即使芳族二羥基化合物與碳酸二酯在催化劑作用下直接進(jìn)行熔融酯交換反應(yīng)，最終制備得到芳族聚碳酸酯；但該法最大的缺陷在于對(duì)原料純度、生產(chǎn)設(shè)備、工藝技術(shù)等方面的要求較為苛刻。此外，在熔融酯交換法制備聚碳酸酯工藝中，為了制備高分子量的聚碳酸酯，一般需要在高溫、高真空條件下進(jìn)行，原料單體和產(chǎn)物保持為熔融狀態(tài)，但是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，尤其是隨著產(chǎn)物分子鏈增大，物系粘度升高，傳質(zhì)、傳熱狀況惡化，局部過熱難以控制，易產(chǎn)生支化、重排、交聯(lián)等副反應(yīng)，導(dǎo)致聚碳酸酯著色，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

基于此，在聚碳酸酯合成過程中，選擇適宜的催化劑及用量，不僅可以使酯交換反應(yīng)在較低溫度下以較快速度進(jìn)行，而且可使聚合產(chǎn)物中催化劑殘留量降至最低，或者賦予聚合產(chǎn)物特殊性能，從而最大限度地避免產(chǎn)物的應(yīng)用性能受到負(fù)面影響。

因此，研究一種新型的催化劑體系，使其在催化熔融聚合得到高分子聚碳酸酯的同時(shí)又能減少副反應(yīng)，并且改進(jìn)產(chǎn)物性能顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種用于制備芳香族聚碳酸酯的復(fù)合催化劑及其應(yīng)用。采用本發(fā)明提供的復(fù)合催化劑，在熔融狀態(tài)下，以二羥基化合物和碳酸二酯為原料，催化制備聚碳酸酯的方法。申請(qǐng)人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：借助于離子液體結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性，在含氮雜環(huán)嘧啶中引入烷基、胺基、酰胺基等特殊基團(tuán)作為離子液體陽離子，不僅能夠增加分子尺寸，抑制fries重排反應(yīng)的發(fā)生，降低聚碳酸酯的支鏈化，從而大幅度提高了催化劑的活性和選擇性；而且將該離子液體與有機(jī)堿類催化劑協(xié)同作用，可以調(diào)控催化劑體系的熱穩(wěn)定性范圍，保證催化劑從酯交換前期較低溫階段到縮聚后期高溫階段的催化活性和選擇性。

為此，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種復(fù)合催化劑，原料組分包括：有機(jī)堿類化合物和堿性離子液體；其中，有機(jī)堿類化合物包括烷基金屬化合物，且烷基金屬化合物中的金屬選自元素周期表IA族的金屬元素。

在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，堿性離子液體的結(jié)構(gòu)包括：

其中，R₁為烷基；R₂為烷基、胺基、酰胺基或雙酰胺基；X^-為OH^-、HCOO^-、CH₃COO^-或H₂PO₄^-。

在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，烷基金屬化合物包括叔丁基鋰、叔丁基鉀、叔丁基銫和叔丁基鈉中的一種或多種。

在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，有機(jī)堿類化合物和堿性離子液體的摩爾比為1：(3～5)。