[发明专利]一种合成生物可降解塑料的催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种合成生物可降解塑料的催化剂及其应用，该催化剂可以催化二氧化碳与环氧化合物共聚，制备生物可降解塑料，该催化剂为配体中含有1,4‑哌嗪二席夫碱结构的锌配合物，其配体结构如下：其中A基团和B基团为杂原子芳环化合物，杂原子芳环化合物包括吡啶、呋喃、噻吩中的一种或两种。其结构属于高位阻的配合物，具有优良的催化性能，得到的共聚产物脂肪族聚碳酸酯中碳酸酯链节含量很高，共聚物接近交替共聚。且催化反应条件温和、操作方便。

技术领域

本发明属于高分子材料合成技术领域，具体涉及一种合成生物可降解塑料的催化剂及其应用。

背景技术

随着全球工业生产的不断发展，二氧化碳在大气中的含量不断升高，动植物的生存环境已遭到了不同程度的破坏。据有关文献报道，每年由于人类的活动所排放出的二氧化碳已超过257亿吨，这超出大自然的正常循环能力范围。鉴于气候变化可能带来的危险，全球范围内开始广泛关注对“人类活动与气候变化”之间的关联，并一直在努力实施国家温室气体减排实际行动。

将二氧化碳通过反应转变为有用的化工产品是减少大气中二氧化碳含量的有效方法，其中二氧化碳与环氧化合物共聚制备脂肪族聚碳酸酯引起人们的重视。这类脂肪族聚碳酸酯具有优良的加工性能和生物降解性，被广泛用作工程塑料和医用高分子制品，可逐步取代苯乙烯等包装材料，是低成本利用碳源解决“白色污染”、缓解“温室效应”和石油资源短缺的有效途径之一。研究者已经开发了许多新型催化体系，但是它们大多数通常存在一个或多个问题，包括催化剂反应活性低、反应时间长、以及催化剂对水或空气敏感性、需要大量的有毒助催剂，不符合绿色化学原理等。

其中希夫碱类金属配合物催化体系对二氧化碳与环氧化合物共聚反应具有催化效率高、反应选择性好的优点。然而，仍存在制备难度大等问题，仍需要开发新型的催化剂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种合成生物可降解塑料的催化剂及其应用，能够有效地提高二氧化碳与环氧化合物共聚反应的催化效率和选择性。

本发明通过特殊设计的催化剂而实现该目的。本发明提供一种用于二氧化碳与环氧化合物共聚反应，合成生物可降解塑料的催化剂，该催化剂为配体中含有1,4-哌嗪二席夫碱结构的锌配合物，其配体结构如下：

该催化剂的配体上含有的A段和B段为杂原子芳环化合物。

作为优选，所述杂原子芳环化合物包括吡啶、呋喃、噻吩中的一种或两种。

作为优选，该催化剂的配体上含有的A段为吡啶、呋喃或噻吩时，N(1)和N(2)分别位于吡啶氮原子、呋喃氧原子或噻吩硫原子的邻位、间位或对位。

作为优选，该催化剂的配体上含有的B段为吡啶、呋喃或噻吩时，配体中含有N(2)的C＝N基团通过吡啶、呋喃或噻吩的邻位与吡啶、呋喃或噻吩相连。

作为优选，该催化剂所用锌源为二乙基锌。

该催化剂的制备方法举例如下：

(1)取2,6-二氨基吡啶与1,4-哌嗪二甲醛(摩尔比2:0.8～1)分别溶于二甲基亚砜，在搅拌下将2,6-二氨基吡啶溶液缓慢滴加到1,4-哌嗪二甲醛溶液中，滴加完毕后加热回流，过滤出沉淀物，干燥，得到二(2,6-二氨基吡啶)缩1,4-哌嗪二甲醛；

(2)取二(2,6-二氨基吡啶)缩1,4-哌嗪二甲醛和2-醛基吡啶(摩尔比1:2)分别溶于甲苯后，进行混合，加热搅拌，分离出生成物，为[二(2,6-二氨基吡啶)缩1,4-哌嗪二甲醛]缩2-醛基吡啶配体；