[发明专利]含多个环氧官能团的物质、其制备方法、其与二氧化碳和环氧丙烷的三元共聚物及共聚方法

说明书

技术领域

本发明属于环氧化合物制备领域，并属于二氧化碳共聚物工业化生产技术领域。 

背景技术

二氧化碳共聚物是由二氧化碳与环氧化合物共聚合得到的高分子材料，具有完全生物降解性能，对解决普通塑料造成的“白色污染”会起到重要作用。与此同时，二氧化碳与环氧化合物共聚合反应可以有效利用二氧化碳，既减少了温室气体的排放，又使之成为新的碳源。因此，二氧化碳共聚物具有环保和资源的双重作用。实现二氧化碳共聚物的工业化生产是化工专家和企业家的一直追求。内蒙古蒙西高新技术集团有限公司与中国科学院长春应用化学研究所合作，于2002年率先实现了二氧化碳和环氧丙烷聚合的工业化生产(CN1844189A，CN1895775A，CN2865843Y)，成功获得了聚丙撑碳酸酯(PPC)产品。 

二氧化碳和环氧丙烷聚合得到的聚丙撑碳酸酯(PPC)产品是非晶态聚合物，高温发粘低温结块，且热分解温度较低，热加工温度只有140℃左右，影响了材料的加工性能，同时成本相对较高，市场推广存在一定的困难。为了提高PPC的使用性能和降低成本，专利CN101045814A，CN101089044A，CN101857668A，CN101851409A，CN102964801A等采用PPC与其他全生物降解塑料共混改性的方法，得到的共混物具有较好的使用性能。但PPC用量较少，成本也没有降低，不利于PPC的市场化推广，且PPC与其他全生物降解塑料相容性较差。物理共混不能从根本上解决PPC性能差的问题。专利CN101319035A采用过氧化物对PPC进行交联，交联后PPC性能有所提高，但工艺复杂，成本提高，PPC的性能也没有从根本上改善，也不利于市场化推广。 

为了提高PPC的整体性能，专利CN1775828A采用加入含有双键的环氧化合物作为二氧化碳和环氧丙烷共聚合的第三种单体，得到的三元共聚物再用辐射或交联剂的方法进行交联，性能有较大的提高。但第三种单体(即含有双键的环氧化合物)加入量较多时影响共聚物的产量，且交联过程复杂，不适合工业化生产。 

目前国内外文献有较多选用第三种单体与二氧化碳和环氧丙烷共聚合以提高PPC的性能的报道(中国专利CN102329421A；Donald J.Darensbourg et al.Macromolecules，2242-2248， 2012；Donald J.Darensbourg et al.JACS，18610-18613，2011；陈少云等，大学化学，12，2011等)。但选用的第三种单体都是单环氧官能团的物质，共聚物的性能提高都不够明显，且产品的成本都有所提高，不适宜工业化生产。 

采用含有两个环氧官能团的物质作为第三种单体与二氧化碳和环氧丙烷共聚合可以把PPC的分子量提高一倍，PPC的性能有所提高(Youhua Tao et al.，Polymer，7368-7373，2006)。但该论文中两个环氧官能团之间的化学键是醚键，起不到改善共聚物耐热性能的作用，且选用的含有两个环氧官能团的物质价格较高，三元共聚物的产量也有明显降低，因此也不适宜工业化生产。 

本申请人的另一专利申请(申请号201310681493.5)采用由巴斯夫公司生产的含有9个环氧官能团的ADR-4370S环氧官能化扩链剂，和由山西省化工研究所生产的含有20个环氧官能团的4370环氧官能化扩链剂与二氧化碳和环氧丙烷共聚合，三元共聚物的产量和热加工温度都有明显提高。但这两种环氧官能化扩链剂都是用于全生物降解塑料加工过程的扩链剂，用于二氧化碳和环氧丙烷三元共聚合存在以下问题：一是扩链剂的结构不适合三元共聚的催化体系，聚合工艺与二氧化碳和环氧丙烷的二元共聚的工艺条件和催化条件有差距，达不到三元共聚的最佳状态；二是扩链剂的结构已经确定，用于二氧化碳和环氧丙烷的三元共聚不能体现从分子链的组成上改善和提高三元共聚物性能的目的；三是该扩链剂的环氧官能团数已经确定，不能根据要求增加或减少环氧官能团数，用于二氧化碳和环氧丙烷的三元共聚，加入量较少达不到提高交联度的目的，加入量较多时虽然交联度提高，但起不到改善共聚物分子链结构的目的。 

因此，本领域迫切希望能根据二氧化碳共聚物的最终性能和成本要求来设计和合成出其它含有多个环氧官能团的物质，以便用这些含多个环氧官能团的物质用于二氧化碳、环氧丙烷的三元聚合，以提高三元共聚物的性能，从而达到降低三元共聚物的成本和提高其性能的目的，使二氧化碳共聚物的性能和成本接近普通塑料，可以像普通塑料一样单独使用。 

本发明解决了上述问题。 

发明概述