[发明专利]一种共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物及其制备方法和用途。主要以二氧化碳、环氧丙烷、饱和脂肪族和/或饱和脂环族酸酐进行三元共聚反应，使用非金属“三乙基硼/四正丁基氯化铵”的催化引发体系，通过共聚反应和扩链反应两步工艺路线成功制备了共聚改性PPC共聚物。与传统PPC相比，共聚改性PPC的分子量、热稳定性和玻璃化转变温度得到明显的改善，此外，共聚改性PPC的柔韧性即缺口冲击强度得到提高。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其是涉及一种共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物及其制备方法和用途。

背景技术

聚碳酸亚丙酯(聚甲基乙撑碳酸酯，PPC)是由CO₂和环氧丙烷(PO)为单体通过聚合制备而成。该产品具有良好的阻隔性能和高透性等特点。但是PPC存在热性能差，特别是热分解温度和玻璃化转变温度低，导致产品不利于加工改性及长途运输。此外，PPC还存在韧性差，即缺口冲击强度低，严重限制了其应用领域特别是薄膜领域。因此，一般需要进行物理或化学改性来提高PPC的性能。化学改性一般由以下几个途径：①通过在聚合过程中添加催化剂进一步提高其分子量和改善PPC的物理机械性能；②通过引进第三单体或第四单体等共聚改性PPC的物理机械性能。

CN111378101A公开了一种可生物降解二氧化碳基聚酯-聚碳酸酯三元共聚物(PPC-P)的制备方法，在二氧化碳和环氧丙烷的基础上引入苯酐作为第三共聚单体，与传统PPC相比，PPC-P的玻璃化转变温度和热稳定性得到提高。

CN111333825A公开了一种二氧化碳基可生物降解聚酯-聚碳酸酯四元嵌段共聚物(PPC-X)的制备方法，在二氧化碳、苯酐及环氧丙烷的基础上引入环氧环己烷作为第四共聚单体，与传统PPC-P相比，PPC-X可以进一步提高PPC-P的玻璃化转变温度和热稳定性及拉伸强度。

CN113929890A公开了一种环氧氯丙烷、苯酐、环氧丙烷和二氧化碳四元嵌段共聚物及其制备方法，该方法采用商业化的路易斯酸碱作催化剂，成功将环氧氯丙烷引入到环氧丙烷、苯酐及二氧化碳体系，得到含有环氧氯丙烷的聚碳酸酯-聚酯结构，大幅度提高了聚碳酸亚丙酯的热稳定性。

通过上述资料表明，不管是苯酐还是环氧氯丙烷及环氧环己烷等单体改性PPC，虽然PPC的玻璃化转变温度及热稳定性得到了明显的改善，但是材料的分子量、韧性及生物可降解性能受到了影响，使其在薄膜领域的应用受限。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对目前PPC及共聚改性PPC存在的问题，本发明提供了一种共聚改性PPC的制备方法，通过以环氧丙烷、二氧化碳及饱和脂肪族和/或脂环族酸酐共聚合成PPC，采用共聚反应和扩链反应进一步提升共聚改性PPC的分子量，可以有效解决PPC存在分子量低及玻璃化转变温度低及热稳定性差的问题，同时可以有效解决含有芳环结构的PPC存在的生物降解性能及韧性差的问题。

本发明的目的之一在于提供一种共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物的制备方法。

本发明的目的之二在于提供由上述方法制备得到的共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物。

本发明的目的之三在于提供所述共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物在制备薄膜产品中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将反应单体环氧丙烷、饱和脂肪族酸酐和/或饱和脂环族酸酐及催化剂加入到高压反应釜中，然后充入二氧化碳，进行开环共聚反应，共聚反应结束后进一步进行扩链反应，得到共聚改性聚碳酸亚丙酯共聚物。

反应路线如下：

所述饱和脂肪族酸酐可以举例为选自丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐中的一种或几种；