固体碱催化合成聚碳酸酯烷二醇文献综述
2020-04-29 19:05:58
聚碳酸酯二元醇(Polycarbonate Diol,PCDL)是一种聚合物,其分子链两端为羟基基团,分子主链为脂肪族亚烷基和碳酸酯基的重复单元,性质与脂肪族聚酯多元醇和聚醚多元醇相近,分子式如下: 根据主链中酯基R的不同,PCDL又可分为脂肪族聚碳酸酯二元醇和芳香族聚碳酸酯二元醇,芳香族聚碳酸酯二元醇由于含有环状芳香基,所以在软链段中表现出很大的刚性,对聚氨酯的性能有不利的影响,因此研究较少。
而脂肪族聚碳酸酯二元醇属于高性能特种多元醇中的一种,其分子结构规整,分子分布集中,所以被作为软段用来制备各种高性能的聚氨酯。
PCDL具有轻微的吸湿性,在30 oC以下密封容器中可稳定贮存6个月以上,起始剂对PCDL的外观、物性的影响较大,某些PCDL常温为液体,某些产品常温下结晶,可加热熔化后使用。
例如以DMC和1,4-BDO合成的PCDL在常温下为固态,而DMC和二甘醇缩聚而成的PCDL常温下则为液态,且使用两种或两种以上的二元醇与DMC反应时,制备出的PCDL一般也为液态。
目前聚碳酸酯二元醇的主要合成方法有4种,其中酯交换法是目前工业化制备PCDL最成熟的路线,尤其是原料DMC产业的发展使得酯交换法路线变得更具有竞争力,使用该法制备出的PCDL具有可调性高,色度低等优点。
酯交换法制备PCDL是利用二烷基碳酸酯和二元醇进行反应,存在反应温度较高和产品聚合度不高等不足,催化剂的种类以及工艺条件对产品PCDL的质量有着重要影响,一般选用DMC原料。
DMC是一种环境友好型绿色化学试剂,低毒性,易挥发,生产成本低,使用DMC作为酯交换法原料易得且利用率最高,达到31%左右,可与多种二元醇进行反应。
目前研究出的合成产品PCDL的催化剂的种类有很多,一般分为均相和非均相催化剂,其中均相催化剂具有反应效果佳,用量少等优点,只是存在着与产物难以分离的问题且一般为碱性物质,高温条件下回引起聚合物的降解,对产品的后续反应有着不小影响,而非均相催化剂具有与产物易分离,回收方便的优点。
负载型催化剂是非均相催化剂体系中的一种,Yue Xia Feng等人通过制备一系列KF负载的氧化物和掺杂了卤化钾的氧化铝催化剂,并且用来催化1,6-己二醇(HD)和碳酸二甲酯(DMC),伴随着真空低聚反应从而合成PCDL。
在催化剂的测试中,KF/Al2O3表现出最好的催化活性,同时,在可接受的催化活性范围内催化剂可以被使用3次,KF和Al2O3相互作用产生中等强度碱中心和强碱中心,而催化该反应,在最优反应条件下,HD转化达到85%,并且PCDL的产率达到96%。