[发明专利]一类稀土大环内酯/戊内酯/己内酯三元共聚物及其制备方法

说明书

一类稀土大环内酯/戊内酯/己内酯三元共聚物及其制备方法属于高分子材料技术领域，由稀土催化剂在室温下催化大环内酯、δ‑戊内酯、ε‑己内酯三元共聚制成，数均分子量为1×10⁴‑50×10⁴g/mol，分子量分布窄。以摩尔百分数计，大环内酯、δ‑戊内酯、ε‑己内酯加和100％，其中大环内酯为10％‑70％，δ‑戊内酯为10％‑80％，ε‑己内酯为10％‑80％；大环内酯选自14至16元大环内酯类；稀土催化剂为LnR₂X_n，Ln为稀土金属，R为与稀土金属相连的烷基，X为与稀土金属配位的基团，n为路易斯酸个数。本发明以膦胺类非茂稀土配合物稀土催化剂为主催化剂，催化活性高、反应条件温和、产物结构可控，通过引入大环内酯得到的三元共聚物大幅提高聚酯材料的力学性能及热稳定性，获得耐热性能优异的高性能聚酯材料。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一类稀土大环内酯/戊内酯/己内酯三元共聚物及其制备方法。

背景技术

从绿色和可持续发展的角度来看，聚合物材料需要从石油基聚合物转向生物基聚合物。而在众多高分子材料中，脂肪族聚酯是一种典型的生物基聚合物，它具有很多优异的性能，如生物可降解性、生物相容性等，为合成环境友好型材料和生物材料开辟了广阔的前景。脂肪族聚酯可以通过缩聚或开环聚合这两种方法制备，相比而言，开环聚合是一种链增长的反应，在同样转化率的条件下，可以合成分子量更高的聚合物。同时，开环聚合还具有反应条件温和，副反应少等优点，可以控制聚合物的链端基，还可以较为简便的制备共聚物。因此，制备脂肪族聚酯最常用的方法就是内酯的开环聚合。

大环内酯开环聚合作为一种新的合成长碳链脂肪族聚酯的方法

目前，对于内酯开环聚合的研究主要集中在小环内酯或者中环内酯，大环内酯开环聚合作为一种新的合成长碳链脂肪族聚酯的方法逐渐得到科研工作者的重视。从聚合机理上来讲，大环内酯开环聚合的机理应属于连锁聚合，即开环之后存在一个活性中心或活性种，完全不同于之前提到的双官能团缩合聚合和非环二烯复分解反应的逐步聚合机理。小环内酯环张力相对较大，在开环聚合后体系内的熵值减小，因此，开环聚合以释放环张力是小环内酯开环聚合的主要驱动力；相比于小环内酯，大环内酯环张力较小，开环聚合体系内的熵值增加，因此，熵值是大环内酯开环聚合的主要驱动力。传统的催化内酯开环的催化剂制备脂肪族聚酯时具有反应温度高、产物分子量低、材料力学性能差等缺点，这些都极大地限制了脂肪族聚酯的应用。新兴的稀土金属催化剂对于常见小环内酯开环反应展现了较高的催化活性，合成的聚酯材料分子量高，已成为脂肪族聚酯合成的主要研究方向。然而，目前稀土金属催化剂应用于大环内酯开环反应的研究还很少。

本专利公开一类稀土大环内酯/戊内酯/己内酯三元共聚物及其制备方法，采用稀土金属催化体系催化大环内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯三元共聚，制备稀土大环内酯/戊内酯/己内酯三元共聚物。通过选用不同的大环或者小环内酯单体，可以制备含有不同单体组成的二元/三元共聚酯；通过选用不同的稀土金属催化剂，改变开环聚合的选择性，可以调控共聚物的微观结构；通过调控大环内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯各单体的投料比，调控所得聚合物中各组分的含量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一类稀土大环内酯/戊内酯/己内酯三元共聚物及其制备方法。

本发明采用的技术方案为：