[发明专利]环氧烷烃的环境温度纯化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月2日提交的美国临时专利申请61/300,744的优先权，该临时申请在此引用作为参考。

背景技术

技术领域

本发明总体上涉及一种纯化有机材料的方法，具体地，涉及一种安全的、非爆炸性的纯化环氧烷烃材料的方法。

阴离子聚合需要极纯的单体，而对于嵌段共聚物更是如此。然而众所周知环氧烷烃难以纯化。当制备均聚物或低分子量嵌段共聚物时，可通过在相对较温和的干燥剂诸如氢化钙上搅拌来纯化环氧烷烃。然而，对于嵌段共聚物，尤其是高分子量嵌段共聚物来说，需使用更强烈的干燥剂。通常用来进行单体纯化的干燥剂是反应性的且其本身通常能够启动聚合。这些方法极其危险，且必须要非常好地控制系统的温度。温度不仅必须保持低于单体的沸点而且必须低于发生快速聚合的温度。如果发生快速聚合，来自聚合反应的放热将加热系统，从而导致失控反应和可能的爆炸。将纯化反应冷却至低于环境温度的成本高昂且在冷却失败时导致极大的安全性风险。在此描述的方法呈现了一种用于在环境温度下安全高效纯化环氧烷烃的新纯化策略。

附图说明

图1是显示根据本发明的实施方案用于纯化环氧烷烃的步骤的流程图。

发明详述

本发明的方法满足了上述需求，所述方法包括新的且非常安全的纯化环氧烷烃的方法。通过以下描述将会更全面地理解所述方法的前所未有的安全性及本发明的其他目的和优势。

所有在此提及的出版物都为所有目的全文引入作为参考，如同其完全在此阐述。

环氧烷烃常规地通过分馏法纯化。进一步的纯化可通过水性吸收剂/汽提系统来实现，但是纯化的环氧烷烃仍可能含有诸如水、醛和二氧化碳的杂质。该粗制环氧烷烃材料可通过脱水剂随后进行分离步骤以去除轻的和重的杂质。然而，这样的方法获得的材料仍含有痕量的水分和其他可能对任何后续阴离子聚合具有不利影响的小分子。现有技术中的方法的细节可见美国专利号4,033,617和4,778,567。诸如氢化钙的干燥剂已用于去除余下的水分，但不能除去痕量的二氧化碳和醛。为去除这类杂质，使用更激烈的技术，该技术涉及反应性金属例如钾(Nakamura，K.；Endo，R.；Takeda，M.，J Polym Sci Polym Phys Ed 1976，14，135-142)。然而，该方法可产生聚合引发剂，导致危险的失控的聚合反应。为避免这种可能性，可使用诸如正丁基锂的烷基锂干燥剂代替反应性金属，如美国专利号3,987,065和Hadjichrisitidis，N.；Iatrou，H.；Pispas，S.；Pitsikalis M.，J Polym Sci Part A：Polym Chem 2000，38，3211-3234所述。然而，在这种方法中，纯化单元必须保持在-50℃至0℃之间，这给该方法增加了相当大的成本。更重要的是，如果使混合物升温至0℃以上，此时不受控制的聚合可再次导致爆炸，该方法可能变得危险。

当在高沸点溶剂中稀释时，在纯化剂诸如烷基锂引发剂的存在下，环氧烷烃不会容易地聚合。如果确实发生聚合，那么也极为缓慢。环氧烷烃单体在不存在高沸点溶剂(大量)时则发生相反的情况，其中纯化剂如烷基锂试剂不仅纯化单体而且可引起危险的快速聚合。在一项惊人的发现中，可利用反应性的这种明显差异开发安全的环氧烷烃纯化策略。在本发明的一个实施方案中，在环境温度下，在高沸点溶剂和纯化剂的溶液中，加入环氧烷烃并使之反应。环氧烷烃中的杂质与纯化剂容易地反应，而环氧烷烃或者非常缓慢地聚合或者根本不聚合。在一个安排中，纯化剂可以是CaH₂、BaO、有机锂、烷基镁、烷基铝、碱金属、碱土金属、沸石、分子筛或其他常见干燥剂中的任何一种或多种。在一个安排中，纯化剂可以是丁基锂(例如，正丁基锂)。低沸点的环氧烷烃单体然后可以容易地从高沸点的溶剂中蒸馏出来，作为纯材料以备用于受控制的聚合反应。本技术具有下列优势：1)比在烷基锂上进行的大量纯化更安全，2)由于其缓慢的反应动力学，无需冷却。因此，环氧烷烃的纯化可在环境温度下通过在溶剂中的丁基锂上搅拌安全地进行。

在本发明的一个实施方案中，对环氧烷烃在高沸点溶剂和丁基锂的溶液中发生反应的温度没有限制。该反应在环境温度下容易发生；无需另外的冷却。如有需要，可将该溶液冷却至环境温度之下，但这样将会减慢纯化反应。可将该溶液加热至环境温度之上以加速纯化反应。