[發明專利]一種利用廢棄發泡聚苯乙烯合成超交聯聚合物的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010036299.1
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111218027A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 熊興泉;廖旭
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08F8/30;C08F112/08;B01J31/06;C07D317/38;C08L25/06
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 孫振玲

本發明公開一種利用廢棄發泡聚苯乙烯合成超交聯聚合物的制備方法，對廢棄發泡聚苯乙烯進行再利用，以廢棄發泡聚苯乙烯為原料，利用傅克反應、季胺化反應合成了一種高效、可循環的超交聯聚合物WPS?M1?Br。該制備方法的原料來源廣泛，制備方法簡單。本發明還將該超交聯聚合物WPS?M1?Br作為催化劑應用于CO₂與環氧化合物的環加成反應中，具有催化反應活性高、反應時間短、產物收率(90％～99％)及選擇性高(可達99％)的優點。

技術領域

本發明涉及有機催化合成領域，具體涉及的是一種利用廢棄發泡聚苯乙烯合成超交聯聚合物的制備方法及其在CO₂與環氧化物的環加成反應中的應用。

背景技術

目前，發泡聚苯乙烯的產量大約占全世界泡沫塑料量的第二位，已被廣泛應用于工業、農業等不同領域。然而，隨著發泡聚苯乙烯的用量與日俱增，卻又產生大量的發泡聚苯乙烯廢棄物。發泡聚苯乙烯廢棄物不易老化，百年之久也不降解，導致發泡聚苯乙烯廢棄物隨處可見，造成“白色污染”，不僅阻礙塑料工業的發展，而且還造成資源的浪費，環境惡化，從而嚴重影響自然環境，并帶來一系列社會問題和經濟危害。超交聯聚合物是一類新型的多孔材料，相比于傳統的無機多孔材料，具有穩定的孔道結構、相對較低的骨架密度、較大的比表面積、孔隙結構豐富、化學可修飾性強以及優異的催化性能和吸附性能等獨特優勢。近年來，超交聯聚合物得到廣泛研究，在能源儲存、氣體分離、多相催化等方面，表現出優異的性能。通常，超交聯聚合物的制備需要預先制備線性或低交聯聚合物，并以此為前驅體，然后以路易斯酸為催化劑，以雙官能團小分子為溶劑，通過后交聯的方式而得到，利用廢棄聚苯乙烯作為原料制備超交聯聚合物是一個較為經濟的方法。

由于人們越來越關注溫室氣體對氣候的影響，將二氧化碳轉化為具有高附加值的化學品受到了廣泛的關注，一個潛在的途徑是用環氧化物加成環形成五元環狀碳酸酯。CO₂/環氧環加成反應得到的五元環狀碳酸酯具有廣泛的應用，如用作極性溶劑、電解質、工業化學材料以及聚碳酸酯和聚氨酯的合成。已報道的CO₂/環氧環加成反應大都使用堿金屬鹽、金屬氧化物、過渡金屬絡合物等作為催化劑，存在不可持續、環境不友好等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用廢棄發泡聚苯乙烯合成超交聯聚合物的制備方法，對廢棄發泡聚苯乙烯進行再利用，原料來源廣泛，制備方法簡單。

本發明的目的在于提供上述超交聯聚合物作為催化劑在CO₂/環氧環加成反應的應用，具有催化反應活性高、反應時間短、產物收率及選擇性高的優點。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種利用廢棄發泡聚苯乙烯合成超交聯聚合物的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將去離子水、氧化苯乙烯、苯乙炔、疊氮化鈉以及溴化亞銅加入到反應容器中，350～400W微波加熱至75～80℃并攪拌反應20～30min，待反應結束后，反應產物采用去離子水洗滌并過濾，得到的固體用乙酸乙酯溶解，過濾除去殘留的溴化亞銅，旋蒸濃縮，采用柱色譜分離純化，得到羥基功能化的三氮唑共聚合單體，記為M1；

步驟2、將廢棄發泡聚苯乙烯、路易斯酸催化劑無水三氯化鐵、交聯劑甲縮醛以及步驟1制備得到的共聚合單體M1加入到含有溶劑1,2-二氯乙烷的圓底燒瓶中，在40～45℃下攪拌回流4～5h后，升溫至80～85℃，繼續攪拌回流24～28h，待反應結束后采用甲醇洗滌反應產物，干燥，在110～120℃下采用甲醇進行索氏提取，然后在75～80℃下干燥10～12h得到超交聯聚合物前驅體，記為WPS-M1；

步驟3、將溶劑DMF、反應試劑正溴丁烷以及步驟2制備得到的WPS-M1加入到圓底燒瓶中，在75～80℃下攪拌回流20～24h，待反應結束后，反應產物采用乙酸乙酯洗滌，在75～80℃下干燥10～12h，得到所述超交聯聚合物，記為WPS-M1-Br。