[發明專利]熔融酯交換法合成聚碳酸酯用的固載化離子液體催化劑

有效

• 申請號: 201710359325.2
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107163240B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 史吉華;吳俊濤;武勝強
• 申請（專利權）人: 濮陽市宏源石油化工有限公司;北京航空航天大學
• 主分類號: C08G64/30
• 分類號: C08G64/30
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 孟凡臣

本發明涉及一種熔融酯交換法合成聚碳酸酯用的固載化離子液體催化劑，固載化離子液體催化劑的原料組分包括離子液體和接枝有鏈轉移劑的過渡金屬化合物；其中，過渡金屬化合物包括過渡金屬氧族和/或硫族化合物；離子液體與過渡金屬化合物的摩爾比為(1～8):1。將該固載化離子液體催化劑用于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，采用熔融酯交換法合成聚碳酸酯；其中，碳酸二酯與二羥基化合物的摩爾比為(1.01～1.2)：1，固載化離子液體催化劑的用量為二羥基化合物質量的0.5％～5％。本發明涉及的催化劑合成方法簡單，且催化劑選擇性和活性高，進而顯著加快了聚碳酸酯工業化應用的進程。

技術領域

本發明涉及聚碳酸酯的合成技術領域，具體涉及一種熔融酯交換法合成聚碳酸酯用的固載化離子液體催化劑。

背景技術

聚碳酸酯作為分子鏈中含有重復單元碳酸酯基(-OROCO-)的高分子聚合物的總稱，是一種綜合性能優良的熱塑性工程材料，也是全球五大工程塑料中唯一一類擁有良好透光性的產品，因而其被廣泛應用于電子/電器產品、建筑及汽車制造等領域。

聚碳酸酯的工業生產方法有光氣化界面縮聚法和熔融酯交換縮聚法，熔融酯交換縮聚法又分為傳統熔融酯交換縮聚法和非光氣熔融酯交換縮聚法。其中，非光氣熔融酯交換縮聚法被認為是目前合成聚碳酸酯的適宜方法，選用碳酸二酯和二羥基芳香化合物作為原料進行酯交換反應；然而，該法在反應動力學上作為可逆反應，存在平衡轉化率低、反應周期長等缺點。

為了實現聚碳酸酯的連續化生產，提高聚碳酸酯的性能及產率，需要在反應過程中添加催化劑。然而，現有技術中，熔融酯交換過程中所選用的催化劑的類型不但影響反應速率，而且會引起一定的副反應(如支化和交聯)，進而影響聚合物的性能；例如：堿金屬、堿土金屬的氧化物或氫氧化物等作為常用的酯交換催化劑，雖然可以在一定程度上提高酯交換反應速率，但仍存在一些相互矛盾及不令人滿意的情況；鑭系金屬化合物可以使聚合物的熱穩定性得到提高，但該類催化劑會在聚合物中引入各種重金屬，從而限制聚合物的使用；雜環結構的催化劑如三嗪結構、卟啉配合物結構具有較好的酯交換催化效果，但其活性維持時間較短、成本較高。

近年來，離子液體基于其優異的物理化學性能而受到人們越來越多的關注，然而將其直接應用于聚碳酸酯的合成過程中依舊存在諸多問題。基于此，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又能減少副反應，并且改進產物性能顯得尤為重要。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明旨在提供一種熔融酯交換法合成聚碳酸酯用的固載化離子液體催化劑。采用本發明提供的固載化離子液體催化劑，以二羥基化合物和碳酸二酯為原料制備聚碳酸酯：借助離子液體優異的理化性能，將其固載于過渡金屬氧族和/或硫族化合物的介孔納米球上，由此制備得到的催化劑不僅可以實現固載化離子液體催化劑在聚碳酸酯的合成過程的緩釋作用，而且該催化劑具有壽命長、污染少、可循環利用以及能夠顯著降低反應成本的優勢，進而有效克服傳統聚碳酸酯合成過程中的弊端。

為此，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種固載化離子液體催化劑，催化劑的原料組分包括離子液體和過渡金屬化合物；其中，過渡金屬化合物包括過渡金屬氧族和/或硫族化合物。

在本發明的進一步實施方式中，過渡金屬化合物具體包括：接枝有鏈轉移劑的過渡金屬化合物納米球。

在本發明的進一步實施方式中，鏈轉移劑包括烷基鋁、烷基鎂和烷基鋅中的一種或多種；過渡金屬化合物包括氧化鉬、硫化鉬、氧化鋅、硫化鈷和二氧化鈦中的一種或多種。

在本發明的進一步實施方式中，離子液體與過渡金屬化合物的摩爾比為(1～8):1。