[發明專利]一種二氧化碳基彈性體及其制備方法

有效

• 申請號: 202011260944.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN114479045B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 王朝;車磊;張立群;周慶海;王獻紅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08G64/34
• 分類號: C08G64/34;C08G65/26
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 趙麗麗

本發明提供了一種二氧化碳基彈性體，在二氧化碳?烯丙基縮水甘油醚體系中引入一種帶有飽和長支鏈的環氧化合物進行三元無規共聚，通過改變單體配比及反應條件，調控共聚物彈性體中雙鍵的密度，從而實現可控交聯，改善制備得到的二氧化碳基彈性體的力學性能，使得所述得二氧化碳基彈性體作為一種環境友好的綠色材料有更高的價值。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種二氧化碳基彈性體及其制備方法。

背景技術

目前，在二氧化碳的固定和利用領域，主要研究還集中在二氧化碳基塑料方面，而二氧化碳基彈性體的開發和應用幾乎沒有報道。二氧化碳基彈性體作為一種新型的生物基彈性體，由于其結構含有可決定生物降解性能的聚碳酸酯鏈節。因此，二氧化碳基彈性體的開發和應用，不僅符合綠色化學的要求，而且可以彌補二氧化碳在彈性體領域研究的空白。然而，目前在二氧化碳基彈性體的研究過程中，只是提出了利用稀土三元催化劑催化二氧化碳和烯丙基縮水甘油醚共聚生成了一種符合作為彈性體材料條件的生物基彈性體，但共聚物中攜帶的雙鍵密度過大，無法實現可控交聯，這成為阻礙進一步研究其性能的重要問題。

因為二氧化碳共聚物的力學強度本來就比較低，限制了二氧化碳基彈性體的應用范圍。中國專利CN109485842A提出了采用陰離子配位聚合利用稀土三元催化劑催化二氧化碳和烯丙基縮水甘油合成制備出了一種符合彈性體材料條件的無規共聚物，該共聚物交聯不可控，硫化后脆性大，力學性能差。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明在二氧化碳-烯丙基縮水甘油醚體系中引入一種帶有飽和長支鏈的環氧化合物進行三元無規共聚，通過改變單體配比及反應條件，從而實現共聚物攜帶較合適雙鍵含量的目的，以致于硫化實現可控交聯，并通過摻入不同配方的納米補強填料，實現二氧化碳基彈性體有滿足應用要求的力學性能。

本發明的目的之一在于提供一種二氧化碳基彈性體，其特征在于，所述的彈性體中重復單元結構式如下：

其中，a為1～5的整數。

上述的彈性體分子量為數均分子量范圍為30000～200000，優選為50000～150000。

上述的二氧化碳基彈性體為二氧化碳、縮水甘油醚類化合物、環氧化合物的無規共聚物。其中，所述的縮水甘油醚類化合物選自烯丙基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的至少一種，優選選自烯丙基縮水甘油醚；所述的環氧化合物選自碳原子數為3～12的飽和烷基環氧化合物，優選選自1,2-環氧丁烷、1,2-環氧戊烷、1,2-環氧己烷、1,2-環氧庚烷、1,2-環氧辛烷、1,2-環氧十二烷、環氧氯丙烷、環氧10-十一碳烯酸甲酯中的至少一種，優選選自1,2-環氧己烷。

本發明的目的之二在于提供一種上述二氧化碳基彈性體的制備方法，包括將所述的二氧化碳、縮水甘油醚類化合物、環氧化合物混合后，經聚合反應得到所述的二氧化碳基彈性體，具體包括以下步驟：

步驟1.稱取環氧化合物、縮水甘油醚類化合物加入到反應容器中加熱，通入二氧化碳氣體，加熱聚合反應，得到二氧化碳基彈性體粗產物；

步驟2.將步驟1得到的二氧化碳基彈性體粗產物冷卻后，溶解在溶劑S1中，再加入溶劑S2，沉淀、干燥后即得所述的二氧化碳基彈性體。

具體地，步驟1中，

所述的環氧化合物、縮水甘油醚類化合物的用量體積比為1:1～5:1，優選為1:1～3:1；

所述的環氧化合物和縮水甘油醚類化合物的總體積為反應釜體積的1/3～4/5，優選為1/2～2/3；

所述的環氧化合物、縮水甘油醚類化合物在反應前要進行干燥處理，所述的干燥采用常用的干燥工藝即可；

所述的聚合反應溫度為60～90℃，優選70～85℃；