[发明专利]一种制备航空用聚醚材料的催化剂体系

说明书

本发明提供了一种烷基硼‑卤代鎓盐体系及其在环氧单体活性聚合中的应用，属于环氧树脂领域。本发明提供的环氧单体活性阴离子可控聚合反应体系包含引发剂、催化剂、溶剂、环氧单体；其中所述的引发剂为卤代季铵盐或卤代季磷盐，催化剂为烷基硼。本发明提供的环氧单体聚合体系在较短时间和室温下即可高效引发环氧单体可控活性阴离子聚合反应。本发明体系制备的环氧丙烷/乙烷聚合物可应用于航空化学产品的添加剂。

技术领域

本发明属于环氧树脂领域，具体涉及一种烷基硼-卤代鎓盐体系在环氧单体的聚合中的应用。

背景技术

鉴于飞机对重量的敏感性以及满足自身性能的需要，在安全前提下尽可能减少自身重量变得日益紧迫。降低飞机自重可以提高燃油效率，延长飞机的飞行里程或者提高飞机的载重。而高分子材料比重轻，将高分子材料用于飞机内饰可以大幅度降低飞机自重。聚氨酯是航空用高分子材料中用途较广的材料(详见潘先进，民用飞机内饰材料研究.装备制造技术，2014.8.237-238.)，他在航空领域的应用包括聚氨酯发泡材料(如飞机座椅垫)、聚氨酯面漆、航空聚氨酯胶粘剂等。而中低分子量的功能性聚醚化合物，是聚氨酯工业中关键的原料中间体，在航空材料领域是非常重要的材料，是国内外航空领域非常关注的材料之一。如美国太空总署NASA的企业HEALHTMAN研发出的聚醚型聚氨酯，用于航空减压材料。此外，在工业上还将聚醚化合物制备成表面活性剂，广泛应用于航空化学产品的添加剂。所以，聚醚化合物是航空制造领域不可或缺的重要原料。

环氧丙烷/乙烷聚合物(PPO/PEO)是重要的聚醚化合物，通过开环聚合制备而得。近年来，基于阴离子开环聚合体系开发的聚醚均/共聚物，超支化和官能化聚醚一直是高分子化学合成的研究热点。

碱金属衍生物是环氧单体离子聚合的有效引发剂。但其形成的活性种亲核性强，导致多种链转移反应的发生，使得聚合过程不可控，制约了聚合物的性能和应用范围。近年来，一些研究发现在阴离子聚合体系中加入合适的催化剂，如冠醚，卟啉铝和烷基铝等，可有效抑制聚合过程中向单体的链转移反应，从而实现聚合过程的活性可控。文献HUANG YJ,Controlled ring-opening polymerization of propylene oxide catalyzed bydouble metal-cyanide complex[J].J.Polym.Sci.Part A:Polym.Chem.,2002,(40):1142-1150.指出在工业上，一种双氰基催化体系Zn₃[Co(CN)₆]₂被广泛用于聚醚化合物生产中，但此类产品存在过渡金属和氰化物残留，限制了其产品的应用范围。

GOETHALS E J.The formation of cyclic oligomers in the cationicpolymerization of heterocycles[J].Adv.Polym.Sci.,1977,(23):103-130.指出，强Lewis酸性硼系催化剂可引发环氧丙烷阳离子开环聚合，但聚合过程中存在活性增长链的“回咬反应”，使得制备的环氧丙烷聚合物多为低分子量的环状寡聚物，不能满足航空领域的应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由卤代鎓盐和烷基硼组成的Metal-free阴离子活性聚合体系应用于环氧丙烷/乙烷开环聚合反应，用于高效制备聚合过程可控的聚醚化合物。

一种用于环氧单体活性阴离子可控聚合反应的反应体系组合物，其特征在于：包含以下摩尔组分：

引发剂 1份

催化剂 1～5份

其中所述的引发剂为卤代季铵盐或卤代季磷盐，催化剂为烷基硼。

进一步地，所述组合物还包括溶剂，所述溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、氯仿、二氯甲烷、甲苯、苯、环己烷中的一种或多种，和/或，所述溶剂与引发剂的体积质量比为2L:15～20g。