[发明专利]一种用于聚碳酸亚丙酯生产的柱状结构戊二酸锌催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于聚碳酸亚丙酯生产的柱状结构戊二酸锌催化剂的制备方法，其步骤如下：1)将溶解有十六烷基三甲基溴化铵的戊二酸钠水溶液，倾入由醋酸水溶液溶解的氯化锌溶液中，在搅拌下反应,反应结束时PH值不大于3.7；2)将反应液过滤，得到固定的戊二酸锌晶体滤层；3)依次用氯化钠盐水、脱盐水以及醚类洗涤晶体滤层；4)将洗涤后的戊二酸锌晶体进行真空振动干燥。通过以上特定工艺获得的柱状结构戊二酸锌晶体，催化二氧化碳和环氧丙烷共聚，反应时间8小时，催化效率可达63.94g聚合物/g催化剂。

技术领域

本发明书属于工业催化和高分子化学领域，涉及一种用于聚碳酸亚丙酯生产的戊二酸锌催化剂的制备方法及其用于二氧化碳和环氧丙烷的共聚反应。

背景技术

以二氧化碳和环氧丙烷为原料合成可降解塑料聚碳酸亚丙酯，有助于解决塑料白色污染，并为人类社会实现碳中和做出一定贡献。

目前在环氧丙烷与二氧化碳共聚反应领域，公认的比较具有工业化意义的催化剂为二元羧酸锌及其改性催化剂，戊二酸锌尤为有效。比较优秀的专利成果如下：CN102702501B，使叔胺与二元羧酸锌发生络合，利用复合催化剂催化环氧丙烷与二氧化碳交替共聚制备PPC，24小时反应，催化效率高达372.6g聚合物/g锌(约相当于40.99g聚合物/g戊二酸锌/8小时)，碳酸酯含量90％以上。CN103897166B，以硅烷化改性分子筛为载体，制备负载纳米型戊二酸锌催化剂，减少活性中心之间的团聚，反应40小时，催化效率81.5g聚合物/g戊二酸锌(约相当于16.3g聚合物/g戊二酸锌/8小时)，碳酸酯含量98.4％，聚合物Mn65800。CN104447278A，戊二酸钠水溶液与氯化锌水溶液制备戊二酸锌催化剂，反应时间为8小时，催化效率为18.4-38.2g聚合物/g催化剂。CN105418907B，二元羧酸一价金属盐与锌盐在水中反应制备二元羧酸锌催化剂，二元羧酸锌催化剂进一步与扩链剂反应，制备改性催化剂。8小时反应，催化效率40-150g聚合物/g催化剂。CN106008949B，含亚胺基的二元羧酸锌催化剂，反应40小时，催化效率最高184g聚合物/g催化剂(约相当于36.8g聚合物/g催化剂/8小时)。CN101468320B，无机物片层载入纳米氧化锌，与二元羧酸反应，得到无机物纳米插层二元羧酸锌催化剂。反应36小时，催化效率362.3g聚合物/锌(约相当于26.57g聚合物/g戊二酸锌/8小时)。CN1449866A，将具有片层结构的蒙脱土、蛭石、云母、高岭土等具有片层结构的无机矿粉高温活化，在溶剂中与二元羧酸锌反应制备的无机插层纳米二元羧酸催化剂，反应36小时，催化效率410.8g聚合物/锌(约相当于30.12g聚合物/g戊二酸锌/8小时)。CN100378137C，非离子表面活性剂、溶剂中锌前体与二元羧酸反应制备二元羧酸锌催化剂，40小时反应，催化效率70g/g催化剂(约相当于14g聚合物/g戊二酸锌/8小时)。CN1300214C，戊二醇等二元羧酸前体与氢氧化锌等锌前体，在水存在下高温加压反应，生产二元羧酸锌催化剂，40小时反应，催化效率56g聚合物/g催化剂(相当于11.2g聚合物/g戊二酸锌/8小时)。

CN105418907B，二元羧酸一价金属盐与锌盐在水中反应制备了一种具有片层结构的二元羧酸锌催化剂，二元羧酸锌催化剂进一步与扩链剂反应，制备改性催化剂，扩链剂的加入，改变了聚碳酸亚丙酯的分子结构，属于改性的聚碳酸亚丙酯生产，与上述其他专利催化剂没有可比性。

总结以上专利成果，任何分散、负载，可以增加催化剂的比表面积，但都无法大幅度提高戊二酸锌的催化效率，比较好的结果是，8小时催化效率大约41g聚合物/g戊二酸锌。在制备戊二酸锌催化剂的研究方向上，制备完美结晶、小颗粒戊二酸锌晶体是提高催化效率的有效办法。

在结晶学中的初级均相成核形成的晶体，符合高效催化剂要求的特点。根据结晶学理论，只有在沉淀反应过程中，才有可能出现初级均相成核，CN104447278A，展示的这种公知的技术，戊二酸钠水溶液与氯化锌水溶液的复分解反应沉淀，具备初级均相成核的基本条件。