[發明專利]二氧化硅微球負載脲催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010048646.2
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111171294B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 李志波;馬鈺琨;任傳利
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08G63/08
• 分類號: C08G63/08;C08G63/87
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 張紅衛;王宇佳

本發明屬于化工領域，公開了一種二氧化硅微球負載脲催化劑及其制備方法，該二氧化硅微球負載脲催化劑通過氨丙基化二氧化硅微球與帶有Py取代基的異氰酸酯反應后制得；本發明還公開了上述二氧化硅微球負載脲催化劑與有機堿協同催化內酯單體開環聚合的一種應用。本發明提供的二氧化硅微球負載脲催化劑可以通過簡單過濾從反應物中分離出來，保證了聚合物中無脲催化劑殘留，且聚合物的數均分子量控制在1000?100000g/mol之間，分子量分布窄，解決了現有技術中脲催化劑在制備的聚合物中有殘留的問題。本發明的二氧化硅微球負載脲催化劑適用于內酯單體制備聚合物過程中與有機堿協同作為催化體系使用。

技術領域

本發明屬于化工領域，涉及一種催化劑，具體地說是一種二氧化硅微球負載脲催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

塑料制品的日益普及在給人類生活帶來方便的同時也對生態環境造成了巨大的破壞。白色污染已成為一個亟需解決的問題，采用可降解材料是解決白色污染的重要手段之一。脂肪族聚酯是一類優異的可降解材料，它可以通過乳酸等縮聚制備，也可以通過內酯單體開環聚合來制備。它所具備的可降解性以及人體相容性使其在醫療衛生、農業水產以及食品包裝等行業有著良好的前景和市場。

Waymouth等在《Organocatalytic Ring Opening Polymerization ofTrimethylene Carbonate》(Biomacromolecules，2007，8，153-160)中公開了單獨使用脲作為催化劑進行內酯單體開環聚合反應，結果表明單獨使用脲作為催化劑進行內酯單體開環聚合反應時活性很低。

Guo等在《Thiourea binding with carboxylic acid promoted cationic ring-opening polymerization》(Polymer，2016，84，293-303)公開了有機堿或酸與脲協同作為催化體系進行內酯單體開環聚合反應，加入強堿或酸后，反應活性明顯提高。

但，脲具有毒性，能夠使蛋白質變性，使用其作為催化劑開環聚合來制備脂肪族聚酯，會導致其殘留在脂肪族聚酯中，從而無法應用于醫藥衛生方面。

發明內容

本發明的目的，是要提供一種二氧化硅微球負載脲催化劑，以解決現有技術中脲催化劑在制備的聚合物中有殘留的問題；

本發明的另一個目的，是要提供上述二氧化硅微球負載脲催化劑的一種制備方法；

本發明的還有一個目的，是要提供上述二氧化硅微球負載脲催化劑的一種應用。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種二氧化硅微球負載脲催化劑，結構式如下：

其中，R₁-R₄分別為氫、吸電子基團、烷基或烷氧基。

作為一種限定，所述吸電子基團為鹵素原子、三氟甲基或硝基；

所述烷基為碳原子數量為1-10中任一種的直鏈烷基或支鏈烷基；

所述烷氧基為碳原子數量為1-10中任一種的直鏈烷氧基或支鏈烷氧基。

其中，R1優選氫原子；R₂、R₃、R₄分別優選三氟甲基、氟原子、氯原子、溴原子或硝基。

本發明還提供了上述二氧化硅微球負載脲催化劑的一種制備方法，在惰性氣體保護下，取氨丙基化二氧化硅微球分散于無水溶劑A中，再加入帶有Py取代基的異氰酸酯，攪拌進行加成反應后，即得所述的二氧化硅微球負載脲催化劑；

該制備方法的化學反應式如下：