[发明专利]用于二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯三元共聚的复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种用于二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯三元共聚的复合催化剂及其制备方法。

背景技术

由于在火力发电、炼钢、炼油、水泥等生产过程中大量焚烧石化燃料，排放出大量的二氧化碳，所产生的温室效应已构成日益严重的环境污染，因此二氧化碳被认为是一种“环境公害”气体。但从另一个角度来看，二氧化碳在特定条件下又是可以利用的资源。利用二氧化碳的一个主要方向是以它为原料合成高分子材料。以二氧化碳和环氧化合物为原料可以合成具有高交替结构的二氧化碳共聚物(脂肪族聚碳酸酯PPC)，由于主链存在酯键，该聚合物不仅可以光降解，还是一种全生物降解塑料，高分子量二氧化碳共聚物的薄膜具有很好的透明性，还有优良的阻隔氧气和水的性能，有望在一次性医药和食品包装材料等方面得到广泛的应用，可其存在玻璃化转变温度低，降解时间长等缺陷。

聚乳酸PLA是一种具有良好生物降解性的高分子，原料来源于玉米等生物质资源，节能环保，可代替聚乙烯、聚氯乙烯应用于农用薄膜、包装材料等，解决“白色污染”问题，也可以应用于生物医药方面，如作为可吸收外科手术缝合线、可降解的体内植入材料及支撑材料、药物缓释载体等。

已有文献采用PPC与PLA共混来改进产品的力学性能和生物降解性，拓宽产品的使用范围，可是物理共混的方法存在界面性能不稳定，生物相容性差等缺点。因此，实现二氧化碳、环氧丙烷与丙交酯的三元共聚制得具有良好的生物降解性和生物相容性的新型材料，引起了人们的兴趣。可目前，有关二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯的三元共聚的文献报道较少，DonaldJ.Darensbourg制备了二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯的嵌段共聚物，可反应需要分步进行。CN102329421A采用稀土三元催化剂实现了丙交酯-环氧丙烷-CO₂的三元共聚合，可催化剂制备条件苛刻，要求无水无氧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供催化效果良好的用于二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯三元共聚的金属萨伦(SalenM，M＝Cr,Co)催化剂或金属卟啉(PorphyrinM，M＝Cr,Co,Al)催化剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种用于二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯三元共聚的复合催化剂，所述复合催化剂由金属萨伦(SalenM，M＝Cr,Co)催化剂与助催化剂组成，金属萨伦(SalenM，M＝Cr,Co)催化剂与助催化剂的摩尔比为1:0.5-2，其中金属萨伦(SalenM，M＝Cr,Co)催化剂的结构式为：

M＝Cr或Co；R₁＝o-C₆H₄或1,2-环己烯基或-CH₂CH₂-或-CH(CH₃)CH₂-；R₂、R₃分别独立地选自氢、氯、溴、氯取代或溴取代的脂肪族基团；X为-Cl、-Br、CCl₃COO-、CF₃COO-、2,4-二硝基苯酚氧基、3,5-二硝基苯酚氧基、2,4,6-三硝基苯酚氧基中的一种；

所述助催化剂为双-(三苯基正膦基)氯化铵(PPNCl)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、2,6-二甲基吡啶中的一种。

本发明还提供一种用于二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯三元共聚的复合催化剂，所述复合催化剂由金属卟啉(PorphyrinM，M＝Cr,Co,Al)催化剂与助催化剂组成，金属卟啉(PorphyrinM，M＝Cr,Co,Al)催化剂与助催化剂的摩尔比为1:0.5-2，其中金属卟啉(PorphyrinM，M＝Cr,Co,Al)催化剂的结构式为：

M＝Cr或Co或Al；R₂、R₃、R₄分别独立地选自氢、氟、氯、溴、氯取代或溴取代的脂肪族基团；X为-Cl、-OCH₂CH₃、-OCH(CH₃)₂、-Br、CCl₃COO-、CF₃COO-、2,4-二硝基苯酚氧基、3,5-二硝基苯酚氧基、2,4,6-三硝基苯酚氧基中的一种；