一種采用沉淀聚合法制備脂肪族聚碳酸酯的方法技術

本發明專利技術提供了一種采用沉淀聚合法制備脂肪族聚碳酸酯的方法，包括以下步驟：將環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中進行反應，得到反應液；所述稀釋劑為醚類化合物、C4～C12的飽和直鏈烷烴和C5～C8的環烷烴中的一種或多種；將所述反應液降溫、過濾，得到濾液和固體物質，將所述固體物質干燥，得到脂肪族聚碳酸酯。脂肪族聚碳酸酯與未反應環氧化合物分離工藝簡單，所述脂肪族聚碳酸酯為粉末狀，過濾回收的所述稀釋劑和未反應的環氧化合物可循環使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于聚合物制備
，具體涉及。
技術介紹
人類活動所造成的二氧化碳的過度排放使得溫室效應日益嚴重，對全球氣候和生態環境造成破壞性的影響。二氧化碳的有效利用對于緩解碳循環失衡具有重要意義。以二氧化碳為原料合成的脂肪族聚碳酸酯，具有較好的氧氣阻隔性和良好的加工性，并且具有優良的全生物降解性，可廣泛應用于人們的日常生活，尤其是食品保鮮和包裝等領域。因此研究開發以二氧化碳為原料生產脂肪族聚碳酸酯的新方法及新工藝具有較大的社會和經濟意義。脂肪族聚碳酸酯是由二氧化碳和環氧化合物在有機金屬催化劑的存在下交替共聚所得，其能良好溶解于環氧化合物單體本身或二氧六環、四氫呋喃、氯仿等極性溶劑中。現有技術中公開的脂肪族聚碳酸酯的合成方法包括本體聚合法或溶液聚合法(Macromolecules, 28，7577-7579，1995; J.Am.Chem.Soc.，120，11018-11019，1998; J.Polym.Sc1.，PartA:Polym.Chem.，37，1863-1876，1999;Polymer, 44，1803-1808，2003)。本體聚合法是一種比較常見的制備脂肪族聚碳酸酯的方法，但是在本體聚合體系中，當環氧化合物單體達到較高的轉化率時，本體聚合體系粘度急劇增大，限制了二氧化碳共聚單體插入到增長的聚合物鏈末端，因此，在本體聚合法中，環氧化合物單體的單程轉化率通常都不超過50%，聚合反應完成后生成的脂肪族聚碳酸酯會溶解于未反應的環氧單體中形成粘稠的混合溶液。因此，如何實現脂肪族聚碳酸酯產物和未反應環氧化合物單體的分離，得到干燥的聚合產物同時將未反應環氧化合物單體回收利用，是本領域所面臨的一項重要的技術難題。`申請號為US20110054145A1的專利公開了一種連續的本體聚合方法生產脂肪族聚碳酸酯，環氧化合物既作為反應單體，又是聚合反應進行的溶劑，單程的環氧單體轉化率不超過30%，70%以上的環氧單體通過閃蒸脫揮和熔體脫揮方法回收；申請號為US4665136的美國專利和申請號為W02010033705的世界專利分別提及了不同的脂肪族聚碳酸酯合成工藝，上述兩個專利的區別主要在于所使用的不同催化劑以及反應和回收裝置，但其本質都是低轉化率的本體聚合方法，通過直接脫揮實現產物分離和未反應單體的回收。這一類方法需要在減壓過程中冷卻回收大量未反應單體，冷卻回收能耗及相關設備的要求都很高，且容易造成單體的回收損失；此外，在后期深度脫除聚合物熔體中的殘余環氧化合物單體時，必須提高聚合物熔體的溫度以增加分離推動力，高溫容易使脂肪族聚碳酸酯產物產生大量的熱降解，從而影響產品的使用性能。公開號為CN200610077582.9的中國專利公開了一種生產脂肪族聚碳酸酯過程中的脫溶方法，用于回收本體聚合工藝過程中未反應的環氧單體并得到干燥的脂肪族聚碳酸酯產物。該方法利用外加的醇類脫溶劑，使聚合產物與未反應環氧單體實現相分離，通過離心過濾后將得到聚合產物進行進一步干燥，未反應單體與外加的脫溶劑再通過精餾實現分離回收。該方法避免了直接脫揮法造成的回收損失和產品熱降解，但脂肪族聚碳酸酯產物的回收以及脂肪族聚碳酸酯產物和未反應的環氧化合物單體的分離工藝較復雜。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供，采用本專利技術所提供的制備脂肪族聚碳酸酯的方法分離脂肪族聚碳酸酯產物和未反應環氧化合物單體的分離工藝簡單。本專利技術提供了，包括以下步驟:A)將環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中進行反應，得到反應液；所述稀釋劑為醚類化合物、C4 C12的飽和直鏈烷烴和C5 C8的環烷烴中的一種或多種；B)將所述反應液降溫、過濾，得到濾液和固體物質，將所述固體物質干燥，得到脂肪族聚碳酸酯。優選的，在所述步驟B)之后還包括:將所述濾液用于下一批的脂肪族聚碳酸酯的制備，所述濾液為稀釋劑和步驟A)中未反應的環氧化合物。優選的，所述稀釋劑為正己烷、60 120號溶劑汽油、二甲醚、二乙醚、甲乙醚、正丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚和環己烷中的一種或多種。優選的，所述環氧化合物與稀釋劑的體積比為(1:9) (3:1)。優選的，所述環氧化合物為環氧丙烷、環氧環己烷、環氧乙烷、環氧丁烷、氧化異丁烯和氧化苯乙烯中的一種或多種。優選的，所述催化劑為稀土三元催化劑和羧酸鋅催化劑中的一種或多種。優選的，所述步驟A)具體為:Al)將催化劑和第一質量份的稀釋劑混合，得到催化劑溶液；A2)將環氧化合物、第二質量份的稀釋劑、催化劑溶液和二氧化碳進行反應，得到反應液；所述稀釋劑為醚類化合物、C4 C12的飽和直鏈烷烴和C5 C8的環烷烴中的一種或多種；所述第一質量份的稀釋劑與第二質量份的稀釋劑用量之和為稀釋劑總量，第一質量份的稀釋劑占稀釋劑總量的20% 100%。優選的，步驟A)中所述反應的溫度為40 100°C，壓力為I 6MPa，時間為10 30h。優選的，步驟B)中所述降溫的具體方法為:將反應液在降溫的同時，進行攪拌，所述降溫的溫度為O 30°C。優選的，步驟B)中所述干燥的溫度為40 100°C。優選的，所述環氧化合物為環氧丙烷。優選的，所述脂肪族聚碳酸酯的分子量為2.0X IO5Dal 3.5 X IO5Dal0與現有技術相比，本專利技術將環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中進行反應，得到反應液；將所述反應液降溫、過濾， 得到濾液和固體物質，將所述固體物質干燥，得到脂肪族聚碳酸酯。所述稀釋劑為醚類化合物、C4 C12的飽和直鏈烷烴和C5 CS的環烷烴中的一種或多種。本專利技術采用沉淀聚合法制備脂肪族聚碳酸酯，其中，所述稀釋劑不溶于脂肪族聚碳酸酯但溶于環氧化合物，隨著反應的進行，環氧化合物逐漸減少，環氧化合物與稀釋劑的體積比逐漸降低，因此，脂肪族聚碳酸酯產物逐漸從反應液相中析出，冷卻反應液即可析出脂肪族聚碳酸酯沉淀物，直接過濾，干燥后即可得到粉末狀的脂肪族聚碳酸酯產物，分離工藝簡單。而過濾后得到的液體為由稀釋劑和未反應完全的環氧化合物形成的混合液，無需精制分離，可直接用于下一批的脂肪族聚碳酸酯的制備，因此，回收未反應的環氧化合物的工藝簡單，耗能低。另外，本專利技術沉淀聚合得到的粉末狀的脂肪族聚碳酸酯分子量和單體轉化率較高。具體實施例方式本專利技術提供了，包括以下步驟:A)將環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中進行反應，得到反應液；所述稀釋劑為醚類化合物、C4 C12的飽和直鏈烷烴和C5 C8的環烷烴中的一種或多種；B)將所述反應液降溫、過濾，得到濾液和固體物質，將所述固體物質干燥，得到脂肪族聚碳酸酯。在本專利技術中，首先將環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中進行反應，得到反應液。本專利技術對所述環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中反應的場所并無特殊限制，可以在高壓聚合反應釜中進行反應。具體的，將環氧化合物、催化劑和稀釋劑混合，置于高壓聚合反應釜中，并向所述高壓聚合反應釜中注入二氧化碳至反應壓力，在設定的溫度條件下進行反應，得到反應液。其中，所述稀釋劑為醚類化合物、C4 C12的飽和直鏈烷烴和C5 C8的環烷烴中的一種或多種；優選為正 己烷、60 120號溶劑汽油、二甲醚、二乙醚、甲乙醚、正丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚和環己烷中的一種或多種，更優選為正己烷、60 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用沉淀聚合法制備脂肪族聚碳酸酯的方法，包括以下步驟：A）將環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中進行反應，得到反應液；所述稀釋劑為醚類化合物、C4～C12的飽和直鏈烷烴和C5～C8的環烷烴中的一種或多種；B）將所述反應液降溫、過濾，得到濾液和固體物質，將所述固體物質干燥，得到脂肪族聚碳酸酯。

【技術特征摘要】
1.一種采用沉淀聚合法制備脂肪族聚碳酸酯的方法，包括以下步驟: A)將環氧化合物、催化劑和二氧化碳在稀釋劑中進行反應，得到反應液； 所述稀釋劑為醚類化合物、C4 C12的飽和直鏈烷烴和C5 C8的環烷烴中的一種或多種； B)將所述反應液降溫、過濾，得到濾液和固體物質，將所述固體物質干燥，得到脂肪族聚碳酸酯。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟B)之后還包括:將所述濾液用于下一批的脂肪族聚碳酸酯的制備，所述濾液包括稀釋劑和步驟A)中未反應的環氧化合物。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀釋劑為正己烷、60 120號溶劑汽油、二甲醚、二乙醚、甲乙醚、正丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚和環己烷中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述環氧化合物與稀釋劑的體積比為(1:9) (3:1)。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述環氧化合物為環氧丙烷、環氧環己烷、環氧乙烷、環氧丁烷、氧化異丁烯和氧化苯乙烯中的一種或多種。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑為稀土三元催化劑和羧酸鋅催化劑中的一種或多種。7.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閔加棟，王獻紅，張亞明，張文彬，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
類型：發明
國別省市：