[发明专利]环境友好型聚碳酸酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种环境友好型聚碳酸酯及其制备方法。以异山梨醇、双酚A和碳酸二苯酯为原料，采用两台立式反应器、一台卧式反应器和一台双螺杆挤出机，将碳酸二苯酯分别与异山梨醇和双酚A在立式反应器中反应，制备得到预聚物，然后将两种预聚物送入卧式反应器经缩聚制得聚碳酸酯熔体，之后将熔体引入双螺杆挤出机，同时加入聚硅氧烷共混，再经过熔体混炼机和切粒机处理，得到目标产物聚碳酸酯。采用本发明方法制备得到的聚碳酸酯具有分子量较高、综合性能优异、加工流动性好、玻璃化转变温度高以及净环境影响小等优点；且制备过程中引入的聚硅氧烷，可以有效改善目标产物的加工流动性和韧性。

技术领域

本发明涉及聚碳酸酯制备技术领域，具体涉及一种环境友好型聚碳酸酯及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯一般以双酚类作为单体成分，具有高透光率、高抗冲、高韧性、高耐热性、耐候性和优异的电绝缘性，被广泛应用在汽车工业、仪表仪器、电子电器等领域。

现有的聚碳酸酯通常使用由石油资源衍生来的原料进行制造；但是，近年来基于石油资源枯竭的担忧，提倡使用由植物等生物物质资源获得的原料来制备聚碳酸酯。此外，二氧化碳排放量的增加和蓄积所致的地球变暖会导致气候变化，谋求使用后经废弃处理能够碳中和的、源于植物的单体为原料的聚碳酸酯开发工艺尤为重要。

现有技术中，人们提出了使用具有杂环结构的异山梨醇作为源于植物的单体，通过与碳酸二苯酯的酯交换来获得聚碳酸酯的方案；但该法制备得到的聚碳酸酯存在分子量较低、韧性较差、玻璃化转变温度高、加工流动性差等问题。基于此，提供一种新型的环境友好型聚碳酸酯的生产方法尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种环境友好型聚碳酸酯及其制备方法。采用本发明方法制备得到的聚碳酸酯具有分子量较高、综合性能优异、加工流动性好、玻璃化转变温度高以及净环境影响小等优点；且选用异山梨醇作为反应原料，其源自生物质，具有净环境影响小、环境友好等优势。此外，本发明聚碳酸酯制备过程中引入了聚硅氧烷，从而可以有效改善目标产物的加工流动性和韧性。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：S101：以异山梨醇、双酚A和碳酸二苯酯为原料，于预设条件下反应生成预聚物；S102：将预聚物进行缩聚反应，制得聚碳酸酯熔体；S103：将聚碳酸酯熔体引入双螺杆挤出机中，加入聚硅氧烷共混，得到聚碳酸酯。

优选地，S101中，于预设条件下反应具体为：S201：在惰性气体保护氛围下，将碳酸二苯酯和异山梨醇加入第一立式反应器中，加入酯交换催化剂，升温搅拌进行酯交换反应，得到异山梨醇型聚碳酸酯的预聚物；S202：在惰性气体保护氛围下，将碳酸二苯酯和双酚A加入第二立式反应器中，加入酯交换催化剂，升温搅拌进行酯交换反应，得到双酚A型聚碳酸酯的预聚物。

优选地，S201中，碳酸二苯酯与异山梨醇的摩尔比为(1～10)：1，酯交换催化剂与异山梨醇的摩尔比为(10^-6～10^-4)：1，反应压力为100～500Pa，于60～170℃反应0.5～1h，然后升温至170～250℃反应1～3h，惰性气体为N₂；S202中，碳酸二苯酯与双酚A的摩尔比为(1～2)：1，酯交换催化剂与双酚A的摩尔比为(10^-5～10^-3)：1，反应压力为100～500Pa，于90～180℃反应0.5～1h，然后升温至180～260℃反应1～3h，惰性气体为N₂。

优选地，S102中，缩聚反应于卧式反应器中进行；将异山梨醇型聚碳酸酯的预聚物和双酚A型聚碳酸酯的预聚物在卧式反应器中混合，之后在缩聚催化剂作用下进行缩聚反应，反应完毕后得到聚碳酸酯熔体；其中，缩聚催化剂与混合熔体的质量之比为(10^-7～10^-3)：1，反应压力为50～100Pa，反应温度为180～300℃，反应时间为0.5～3h。