[发明专利]一种分子量可控的聚碳酸酯二醇的制备方法

说明书

本发明公开了一种分子量可控的聚碳酸酯二醇的制备方法，所用催化剂为五甲基二乙烯三胺，进一步通过两步法，更好地得到分子量可控的聚碳酸酯二醇。本发明分子量可控的聚碳酸酯二醇的制备方法，所用催化剂的催化活性高、不易挥发、使用寿命长；聚碳酸酯二醇的分子量大小易控制、羟值可控、纯度高、白度高；由聚碳酸酯二醇制备的聚氨酯固化时间明显缩短、耐候性明显提升，且机械性能、耐水性、柔软性兼优；制备方法简单易控制。

技术领域

本发明涉及高分子领域，为聚氨酯用聚酯多元醇，尤其涉及一种分子量可控的聚碳酸酯二醇的制备方法。

背景技术

合成聚氨酯树脂的柔性链段为低聚物多元醇，低聚物多元醇可以改善聚氨酯弹性体的柔顺性和韧性。低聚物多元醇的种类较多如：聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇等。目前在聚氨酯合成领域，综合考虑多元醇生产成本与性能等因素，聚醚多元醇和聚酯多元醇是最常用的两种。但是，以聚酯多元醇为组成的聚氨酯材料，通常都具有力学机械性能好、耐油、抗磨性能优越等特点，但由于聚酯多元醇分子主链上含有酯基，导致聚合物制品存在低温柔顺性差、耐水解性能较差和生产成本也较高等缺点，阻碍了高性能材料应用；而因为聚合物分子主链结构中的醚键内聚能较低，所以由它合成得到的聚氨酯树脂低温柔顺性能好、耐水解性能优良，但机械性能不如聚酯多元醇制成的聚氨酯。这两种聚氨酯由于自身的结构特点，很难进一步改性优化。

聚碳酸酯二元醇(PCDL)对应制备出的聚碳酸酯型聚氨酯拥有优良力学机械性能和耐水解性能，与传统型多元醇所合成的聚氨酯材料相比，由于聚碳酸酯分子链中存在碳酸酯基，以它作软段合成的聚氨酯弹性体，不但拥有无规聚酯型聚氨酯制品相近的力学性能而且同时获得与聚醚多元醇相似的耐水解稳定性。

聚碳酸酯二醇的主要合成方法有四种：光气法合成聚碳酸酯二醇、CO₂-环氧化物调聚法合成聚碳酸酯二醇、环状碳酸酯开环聚合法合成聚碳酸酯二醇和小分子酯交换法合成聚碳酸酯二醇，小分子碳酸酯酯交换法是以小分子碳酸二烷基酯和脂肪族二元醇为原料在酯交换催化剂的存在下通过进行酯交换、缩聚反应得到聚碳酸酯二元醇，该法是目前工业合成聚碳酸酯二醇工艺中最普遍的也是最成熟的工艺。但酯交换反应的催化剂选用最为关键，目前使用的催化剂存在沸点较低、反应过程中易挥发、不利于减压缩聚、催化活性低等缺点。此外，目前工艺是由过量碳酸二甲酯与副产甲醇共沸(共沸点64℃)带出甲醇，因反应温度较低、共沸物组成难于精确控制，使反应物计量困难，导致产物聚碳酸酯二醇中低分子二元醇含量高、产物分子量分布宽、分子量难调控。

发明内容

本发明提供一种分子量可控的聚碳酸酯二醇的制备方法，所用催化剂的催化活性高、不易挥发、使用寿命长；聚碳酸酯二醇的分子量大小易控制、羟值可控、纯度高；由聚碳酸酯二醇制备的聚氨酯固化时间明显缩短、耐候性明显提升，且机械性能、耐水性、柔软性兼优；制备方法简单易控制。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种分子量可控的聚碳酸酯二醇的制备方法，所用催化剂为五甲基二乙烯三胺。

申请人经研究发现，与常规的三乙胺比较，高沸点的五甲基二乙烯三胺在高温减压条件下更稳定，不易挥发、使用寿命长，多功能的叔胺结构的协同作用下使得催化活性更高，催化用量更少，提升了聚碳酸酯二醇稳定性，提升了聚碳酸酯二醇制备的聚氨酯的性能优越性和稳定性。

为了精确控制聚合物的分子量及其分布，优选，上述分子量可控的聚碳酸酯二醇的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)将碳酸二甲酯和二元醇在五甲基二乙烯三胺的催化下，反应制得中间体端基含二甲酯的聚碳酸酯；

2)将步骤1)所得物料中加入二元醇，反应制得分子量可控的聚碳酸酯二醇。

申请人经研究发现，采用上述两步法，可精确控制聚合物的分子量及其分布。