[发明专利]一种耐高温聚碳酸酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种耐高温聚碳酸酯及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

双酚A型聚碳酸酯以高透光率、高抗冲击性、良好的耐温性和优异的抗蠕变性，已成为最重要的光学透明材料之一，其应用正从普通光学领域如光学镜片、镜头、透镜等，逐渐向航空、航天、汽车和光电等高端光学领域渗透，以替代传统的无机玻璃。但与无机玻璃相比，双酚A型聚碳酸酯的耐高温性能偏低，其玻璃化转变温度一般不超过150℃，难以应用于150度以上的环境。随着耐高温透明材料的发展需要，例如航空透明件、汽车车灯及高温医疗器械的发展，耐高温耐高温聚碳酸酯开始受到越来越多的关注。

目前已有美国专利US4474937、US4950731、US6355768、US7317067，欧洲专利EP124020，日本专利JP63182336等公布了耐高温(玻璃化温度达到200度以上)聚碳酸酯的制备方法。这些专利均是采用新型的双酚单体进行聚合，这类聚碳酸酯或者含有大体积刚性基团，或者可形成特殊的结构，如螺旋结构，从而具备良好的耐高温性能。

US4950731采用螺旋双酚型聚碳酸酯，其单体是一种能使大分子链形成螺旋构象的螺旋双酚，如3,3,3',3'－四甲基－1,1－螺旋双酚(SBI)，玻璃化温度可达到230℃。

EP24020采用含位阻大的脂肪环侧基的双酚，1,1–双(4–羟基苯基)–3,3,5–三甲基环己烷(TMC)，其玻璃化温度可达到239℃。

US 5516877将芴环(Cardo环)结构引入聚碳酸酯，以提高分子链的刚性，改善聚碳酸酯的耐高温性能，其中以9，9-双(4-羟苯基)芴(BHPF)为单体的均聚聚碳酸酯的玻璃化温度超过270℃。同时可以将含芴环的双酚单体与双酚A以不同比例混合，采用光气法制备不同玻璃化温度的共聚碳酸酯。

JPS63182336采用含芴环的双酚单体通过光气法,以四丁基氯化铵作为溶剂制备聚碳酸酯，玻璃化温度达到288℃，热分解温度达到465℃。

US6355768采用含芴环的双酚单体与碳酸二苯酯，在碳酸氢钠(NaHCO3)催化作用下，通过熔融酯交换缩聚，获得了玻璃化温度为295℃的聚碳酸酯。同时可以将含芴环的双酚单体与双酚A以不同比例混合，制备出不同玻璃化温度的共聚碳酸酯

US 7317067采用9,9-双(3-甲基-4-羟基苯基)芴通过光气法合成聚碳酸酯，其玻璃化温度超过250℃；同时将BPA以不同比例混合9,9-双(3-甲基-4-羟基苯基)芴，利用光气法制备了共聚碳酸酯，共聚物玻璃化转变温度200℃～250℃。

但上述专利都是采用含有碳和氧原子的大体积刚性基团的双酚作为聚碳酸酯合成的单体，迄今为止，国内外鲜有关于采用含有酰亚胺基团的双酚单体合成聚碳酸酯的专利报道。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术状况而提供了一种耐高温聚碳酸酯及其制备方法。其目的是采用二元酸酐与氨基苯酚反应合成出含有酰亚胺基团的二元酚单体，再通过该二元酚单体与碳酸二苯酯聚合制备出玻璃化转变温度超过250℃的耐高温聚碳酸酯。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明技术方案提出一种耐高温聚碳酸酯，其特征在于：该耐高温聚碳酸酯的结构单元的分子结构式如下：

其中X可以是H、F或Cl。

本发明技术方案提出该种耐高温聚碳酸酯的制备方法，其特征在于：该方法是利用二元酸酐与氨基苯酚反应合成出含有酰亚胺基团的二元酚单体，再利用含有酰亚胺基团的二元酚单体与碳酸二苯酯通过光气法或熔融酯交换制备出耐高温聚碳酸酯；

含有酰亚胺基团的二元酚单体的分子结构式如下：

其中X是H、F或Cl；

含有酰亚胺基团的二元酚单体的合成反应通过酰胺化反应、醇解反应两个阶段完成，具体过程如下：

第一阶段是酰胺化反应，将计量好的二酞酸酐、氨基苯酚及二甲基甲酰胺加入到反应容器中，在室温下搅拌3～5h，然后加入乙酸酐和三乙胺，升温至50～60℃，反应2～4h；所得的产物在搅拌条件下逐滴加入去离子水中，然后对其抽滤、洗涤并烘干。酰胺化反应阶段二酞酸酐和氨基苯酚发生了酰胺化反应，同时乙酸酐和酚羟基发生了酯化反应，最后生成了两端含有酯基的产物，其反应式如下所示：