[發(fā)明專利]一種復(fù)配催化劑及其在制備生物基聚碳酸酯中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911112682.4
• 申請(qǐng)日: 2019-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN110724255B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐菲;楊子鋒;張鎖江;霍鋒;張振才;方文娟;李晨浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所;中科廊坊過(guò)程工程研究院
• 主分類號(hào): C08G64/30
• 分類號(hào): C08G64/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供一種復(fù)配催化劑及其在制備生物基聚碳酸酯中的應(yīng)用，所述復(fù)配催化劑包括鹵化物和有機(jī)鹽類催化劑，所述鹵化物包括堿金屬鹵化物、金屬鹵化物和堿土金屬鹵化物中的任意一種或至少兩種組合。所述有機(jī)鹽類催化劑包括有機(jī)堿金屬催化劑或有機(jī)堿土金屬催化劑中的任意一種或至少兩種的組合，該復(fù)配催化劑中所述鹵化物和有機(jī)鹽類催化劑相互協(xié)同發(fā)揮催化作用，具有更好的催化活性，并且催化劑穩(wěn)定性高，提高所催化反應(yīng)的催化選擇性，提高產(chǎn)品收率，將該復(fù)配催化劑用于生物基聚碳酸酯的制備，提高了催化劑的活性和選擇性，反應(yīng)時(shí)間縮短，產(chǎn)物收率提高，并且能夠制備得到更高分子量的生物基聚碳酸酯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于綠色、清潔催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)配催化劑及其在制備生物基聚碳酸酯中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚碳酸酯(PC)是一種無(wú)色透明的無(wú)定形、熱塑性材料，具有耐熱、抗沖擊及耐化學(xué)腐蝕等特性，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。隨著人們對(duì)綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注，生物基高分子材料的發(fā)展已成為一種新的趨勢(shì)。PC生產(chǎn)工藝也在逐漸向著綠色、環(huán)保的方向發(fā)展，逐漸擺脫現(xiàn)有的傳統(tǒng)光氣法和碳酸二苯酯/雙酚A的熔融酯交換法路線，因此，利用可再生資源的異山梨醇制備PC成為近期研究的熱點(diǎn)。

異山梨醇來(lái)源于植物淀粉，是一種化學(xué)性能和熱性能比較穩(wěn)定的環(huán)狀脂肪族二醇，異山梨醇的剛性、手性結(jié)構(gòu)以及無(wú)毒等特性使其有希望成為制備PC的生物基單體。因此，我們研究了以碳酸二甲酯(DMC)與異山梨醇進(jìn)行酯交換制備異山梨醇型聚碳(PIC)的方法。該法主要有以下三方面優(yōu)點(diǎn)：一、避免了傳統(tǒng)工藝中使用的碳酸二苯酯和雙酚A，由異山梨醇替代了雙酚A，DMC替代了碳酸二苯酯；二、反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單，一步合成法直接由DMC與異山梨醇反應(yīng)合成聚碳，避免了傳統(tǒng)工藝多步反應(yīng)、步驟復(fù)雜且反應(yīng)溫度過(guò)高、設(shè)備投資大等缺點(diǎn)；三、副產(chǎn)物甲醇相對(duì)傳統(tǒng)工藝中副產(chǎn)的苯酚簡(jiǎn)單易回收可重復(fù)利用(如合成路線1所示)。

合成路線1：一步法合成生物基聚碳酸酯路線

目前已報(bào)道的合成聚碳酸酯的專利和文章基本上集中在傳統(tǒng)光氣法或使用碳酸二苯酯和雙酚A為原料的熔融酯交換法，并且開發(fā)的各類催化劑也比較多，但是對(duì)于異山梨醇型聚碳酸酯合成方面的研究相對(duì)較少，部分還僅僅集中在異山梨醇改性方面，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(例如JP56055425，WO2004111106，JP06145336和JP63012896)。

目前已報(bào)道的以碳酸二酯和異山梨醇為原料合成生物基聚碳酸酯的方法中主要是使用堿性無(wú)機(jī)/有機(jī)鹽催化劑，季銨、咪唑類離子液體催化劑等，其中堿性金屬氧化物包括堿金屬的氧化物(CN107674190)，堿性金屬鹽催化劑包括氫氧化鈉、乙酰丙酮鋰、碳酸鋰、醋酸鋅、苯磷酸酯等(CN101889040、Polymer Chemistry,2013,51,1387-1397、CN105218802)；咪唑類催化劑包括甲基咪唑乳酸鹽(CN107573497)；季銨類催化劑包括四丁基氫氧化銨類(CN101883808)。盡管報(bào)道的催化劑種類很多，但具體研究不深入，現(xiàn)有已開發(fā)催化劑存在反應(yīng)催化活性低，選擇性不高，催化劑穩(wěn)定性差，成本高等問(wèn)題，最終在預(yù)聚反應(yīng)階段微量異山梨醇反應(yīng)不充分，導(dǎo)致在縮聚階段產(chǎn)品發(fā)黃，因此開發(fā)一類高活性、高選擇性且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的催化體系對(duì)于工業(yè)化來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)配催化劑及其在制備生物基聚碳酸酯中的應(yīng)用，所述復(fù)配催化劑中所含成分協(xié)同作用，催化劑穩(wěn)定性高，通過(guò)陰陽(yáng)離子的親核性與氫鍵作用共同促進(jìn)催化的反應(yīng)正向進(jìn)行，提高了催化劑的活性和選擇性，該復(fù)配催化劑用于催化生物基聚碳酸酯的制備，可以縮短聚合時(shí)間，提高反應(yīng)收率，得到更高分子的產(chǎn)物。

為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：