[发明专利]离子液体改性高岭土微波法催化制备聚己内酯的方法

说明书

本发明提供了离子液体改性高岭土微波法催化制备聚己内酯的方法，包括：制备离子液体：将N‑甲基咪唑与溴乙烷混合，在微波辐照下制备得到离子液体；高岭土活化：将高岭土进行煅烧，然后加入到硫酸溶液中进行酸化处理，再经过滤洗涤多次调节pH至中性，得到活化高岭土；制备离子液体改性高岭土：将离子液体、足量去离子水、煅烧酸化高岭土混合进行反应，制得离子液体改性高岭土；微波开环聚合反应：将ε‑己内酯与离子液体改性高岭土混合均匀，所得混合物在微波辐照、无水无氧条件下进行开环聚合反应，反应所得聚合物再经后处理后得到聚ε‑己内酯。

技术领域

本发明涉及高分子化学技术领域，具体涉及离子液体改性高岭土微波法催化制备聚己内酯的方法。

背景技术

随着石油资源的大量利用，高分子材料在在促进社会经济发展和改善人们生活方面发挥了重要作用。然而由于现在大多数合成高分子聚合物是用石油化工产品生产的，且合成的持久性聚合物会形成严重的环境污染源，对地下水及土壤造成严重污染，妨碍动植物生长，甚至危及人类生命健康和生存。目前，人类生活中如工程应用、包装、餐饮、手术和卫生等领域仍普遍使用寿命较长的高分子塑料产品，经使用后形成大量的难降解的高分子塑料垃圾，此类高分子塑料垃圾在焚烧过程中会产生大量有毒的排放物，带来严重的环境问题和能源消耗，因此，高分子材料的绿色化，即通过应用可降解高分子聚合物，替代传统塑料工业领域中难降解的塑料产品，成为当前热门的研究课题。

随着环境、医学、生物等方面需求日益增加，可生物降解高分子材料迅速发展起来，例如，聚碳酸酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚氨基酸、聚酯等因此而应运而生，其在许多领域如药物载体、组织工程、基因治疗、再生医学、临时植入设备，涂层植入等方面具有巨大的应用潜力，因此，开发有利于环保的生物降解性高分子材料有利于快速高效地解决环境污染问题。聚己内酯(PCL)是一种应用广泛的可生物降解的脂肪族聚酯，其一方面可广泛用于生活环保材料如日常购物袋、农用地膜及食品包装材料等，另一方面也广泛应用生物医药领域，如骨科材料、手术缝合线、药用载体等，以及组织工程领域，如细胞培养支架等，有效地减少对环境的污染，推动生物医药领域快速发展。

在合成PCL时常用催化剂是金属配合物，易存在有毒金属化合物残留。因此制备出一种绿色环保、可循环使用、催化效率高的催化体系成为研究热点。离子液体作为一种新型绿色介质，在催化、新能源等领域有广阔前景，且它是由特定的体积相对较大的结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成，对微波具有较强的吸收能力。高岭土是天然层状硅酸盐矿物，含有大量的硅铝活化中心，具有催化ε-己内酯开环聚合的效果。大量实验结果表明微波聚合能提高反应速率、缩短反应时间及有助于提高聚合产物的分子量和产率。因此采用离子液体对高岭土进行插层改性，将改性后的高岭土催化ε-己内酯开环聚合。

离子液体是近年来发展起来的一类新型化合物。它由特定的阴、阳离子构成，在室温条件下呈现液态，是传统挥发性有机溶剂的绿色替代品。离子液体作为一种绿色环保、“可设计性”溶剂受到广泛的关注。与传统溶剂相比，离子液体具有不燃烧、不爆炸、不易氧化、热稳定性好等特点，在分离过程、化学反应过程、以及电化学中得到广泛应用。

高岭土(Kaolin)属于一种层状硅酸盐矿物，单位晶格包括八面体配位氧化铝层和四面体配位氧化硅层两个原子层，由这两种结构共用角顶形成1：1型的单位层状结构，八表面层的分子式为Al₂(OH)₆，其结构与水铝矿物相似，相邻铝原子被分别在顶部和底部的羟基分离。其主要矿物成分是高岭石以及多水高岭石，高岭土的化学成分中含有大量的Al₂O₃、SiO₂。煅烧高岭土改性提高孔隙率，提高煅烧活性，转变为非晶相的偏高岭土结构，从而暴露出更多的活性基团外露以及表面活性位点，提高化学反应活性。