[发明专利]制备聚碳酸亚烷基酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备聚碳酸亚烷基酯(polyalkylene carbonate)的方法，所述方法包括使环氧化合物(epoxide compound)和二氧化碳进行溶液聚合。

背景技术

聚碳酸亚烷基酯是一种可用作包装材料和涂层材料等的高分子材料。为了制备聚碳酸亚烷基酯，已知由环氧化合物和二氧化碳来制备聚碳酸亚烷基酯的方法，其中该方法由于不使用有毒化合物光气且二氧化碳能够自空气中获取而在环境友好方面具有较高价值。因此，许多研究人员已经开发出多种催化剂，以便由环氧化合物和二氧化碳制备聚碳酸亚烷基酯。

自2000年起，在催化剂开发领域中取得了显著的进展。其中，较有代表性的是使用(Salen)Co化合物或(Salen)Cr化合物[H₂Salen＝N,N'-双(3,5-二烷基亚水杨基)-1,2-环己烷二胺)]与诸如[R₄N]Cl或PPNCl(双(三苯基膦)氯化亚铵)的鎓盐或者诸如胺或膦的碱的混合物的二元催化剂体系的开发。关于(Salen)Co化合物的二元催化剂体系，其机理提出为使环氧化物与含有路易斯酸基团的金属中心配位而活化，并通过源自鎓盐或大体积胺碱的碳酸根阴离子在其上进行亲核进攻。

同时，中国专利申请公开No.101412809公开了一种合成包含一或两个大尺寸中性有机碱基团(TBD)的Salen型Co络合催化剂的方法，以及使用该催化剂通过使环氧化合物和二氧化碳共聚来制备聚碳酸亚烷基酯的方法。

然而，在上述方法中，仅公开了采用本体聚合的共聚。在本体聚合中，催化剂的活性较为优异；但是在聚合完成后，难以进行诸如控制环氧化物的自聚副反应、清洗反应器以及去除聚合物中金属残留物的后处理过程，因而不容易进行放大。

发明内容

技术问题

本发明已完成，以试图提供一种在具有中性单中心(single-site)催化剂的特定的钴络合物的存在下，通过溶液聚合制备环氧化合物和二氧化碳的二元共聚物来制备聚碳酸亚烷基酯的方法，所述方法能够保持高选择性、提供稳定性并调节反应物的聚合度，特别是与进行本体聚合的情况相比，有利于进行聚合后的后处理过程。

技术方案

本发明的示例性实施方案提供一种制备聚碳酸亚烷基酯的方法，包括：在由下面化学式1表示的催化剂和溶剂的存在下，使环氧化合物和连续或非连续注入的二氧化碳进行溶液聚合，其中，所述溶剂选自二氯化乙烯、苯和己烷：

[化学式1]

在化学式1中，

Q为包含或不包含卤素、氮、氧、硅、硫或磷原子的C1-C20的亚烷基、C3-C20的亚环烷基(cycloalkylene)、C6-C30的亚芳基或C1-C20的二氧基(dioxy radical)，

R₁至R₇各自独立或同时地为氢；或者包含或不包含卤素、氮、氧、硅、硫和磷原子中至少一种的C1-C20的烷基、C2-C20的烯基、C7-C20的烷芳基或C7-C20的芳烷基，

R₈至R₁₃各自独立地为氢或C1-C20的烷基，

n为1至10的整数，

X为-Cl、-NO₃或-OAc。

以溶剂：环氧化合物为1:0.1至1:20的重量比来使用溶剂。

在化学式1中，R₁、R₃、R₅和R₇各自独立地可以为氢或C1-C20的烷基，R₂、R₄和R₆各自独立地可以为C1-C20的烷基，Q可以为C3-C20的亚环烷基，n可以为1至10的整数，X可以为-Cl、-NO₃或-OAc。

在化学式1中，R₁、R₃、R₅和R₇各自独立地可以为氢，R₂、R₄和R₆各自独立地可以为叔丁基，Q可以为C3-C20的亚环烷基。以二氧化碳：环氧化合物为0.5:1至10:1的重量比注入二氧化碳。

所述溶液聚合可以在50至100℃的温度下进行30分钟至9小时。