[发明专利]一种催化制备聚碳酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种催化制备聚碳酸酯的方法，所述方法以碳酸二酯和二羟基化合物为原料，在含氮有机化合物或含氮有机化合物和纤维素的复合物的催化作用下进行酯交换反应，缩聚生成聚碳酸酯；本发明所述方法采用上述催化剂，其具有催化活性高、选择性好，不影响聚碳酸酯的品质的优势，且所述方法制备得到的聚碳酸酯的分子量大，玻璃化转变温度高。本发明所述方法的原料选择范围广，催化剂用量少，反应条件温和，且反应过程不会造成环境污染，产物不含有毒物质，是一种高效、绿色环保的低成本聚碳酸酯制备工艺。

技术领域

本发明属于聚合物制备技术领域，涉及一种催化制备聚碳酸酯的方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是一种高性能工程塑料，具有良好的透明性、优异的热学稳定性和突出的力学性能，被广泛用于光学、汽车、建筑、电子、航空航天等领域。近年来，聚碳酸酯的应用开发向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展，对材料的安全性和环保性要求越来越高。但是传统的聚碳酸酯制备方法由石油化工产品双酚A和剧毒光气合成，该路线不仅严重污染环境，而且双酚A具有的雌激素效应会引起一些健康问题，此外石油资源紧缺的问题日渐严峻。因此，发展一种绿色可持续的聚碳酸酯制备方法是该领域研究的热点。

用可再生的生物基单体代替传统的石油化工原料是绿色制备聚碳酸酯的重要途径。1,4:3,6-二缩水己六醇被认为是合成聚碳酸酯的最有潜力的生物基单体，其刚性、手性结构使其能够赋予聚合物具有高的玻璃化转变温度和良好的透明性。以往制备1,4:3,6-二缩水己六醇(共)聚碳酸酯的研究大部分采用与碳酸二苯酯直接反应(Journal ofIndustrial and Engineering Chemistry,2016,37,42–46)，但该方法反应条件苛刻，须在高温高真空下进行，能耗大，副产物苯酚难以去除。另外，目前报道的用于制备1,4:3,6-二缩水己六醇(共)聚碳酸酯的催化剂大部分是金属催化剂，比如乙酰丙酮锂、乙酰丙酮钠(Journal of Polymer Science,Part A:Polymer Chemistry,2013,51,1387-1397)、氢氧化钠、氯化钙(IndustrialEngineering Chemistry Research,2018,57,4824-4831)、碳酸钠、碳酸铯(CN102746504A)等。虽然这些催化剂能在一定程度上提高1,4:3,6-二缩水己六醇的活性、促进高分子量聚碳酸酯的合成，但是合成的产物中有金属残留污染环境，而且这也限制了聚碳酸酯在婴儿用品、医用器材和食品包装等方面的应用。

因此，开发一种环保、可持续的聚碳酸酯的高效制备方法是本领域的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化制备聚碳酸酯的方法，所述方法以碳酸二酯和二羟基化合物为原料，在催化剂作用下发生酯交换反应，缩聚生成聚碳酸酯；本发明所述方法采用的催化剂为含氮有机化合物或含氮有机化合物和纤维素的复合物，其具有催化活性高、选择性好，不影响聚碳酸酯的品质的优势，且所述方法制备得到的聚碳酸酯的分子量大，玻璃化转变温度高。本发明所述方法的原料选择范围广，催化剂用量少，反应条件温和；反应过程不会造成环境污染，产物不含有毒物质，是一种高效、绿色环保的低成本聚碳酸酯制备工艺。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种催化制备聚碳酸酯的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)酯交换阶段：碳酸二酯和二羟基化合物在常压、惰性气氛下进行酯交换反应，得到预聚物；

(2)缩聚阶段：将步骤(1)得到的预聚物在真空条件下发生缩聚反应，得到聚碳酸酯；

所述方法采用的催化剂为含氮有机化合物或含氮有机化合物和纤维素的复合物。