一种用于制备聚碳酸环己烯酯的催化剂

科技成果来源：开封科技成果库;
地区：河南-开封;
科技成果名称：一种用于制备聚碳酸环己烯酯的催化剂
技术领域：高端装备制造
成果所有人：开封平煤新型炭材料科技有限公司
成果简介：①课题来源与背景：化学固定二氧化碳是减少二氧化碳排放、保护环境的有效方法之一。尤其利用二氧化碳与环氧化合物反应制备脂肪族聚碳酸酯不仅操作简单、原料丰富、成本低，而且是一条低污染、环境友好的化学固定二氧化碳的有效途径。脂肪族聚碳酸酯不仅具有光和生物降解性，同时还是优良的阻隔氧气和水材料。因此，它被用作生物降解材料、一次性医药和食品包装材料、胶粘剂、作工程塑料以及复合材料等。但是由于二氧化碳具有较高活化能、反应活性低，所以开发催化二氧化碳反应的高性能的催化剂，是该领域研究的重点。 自 Inoue 等人采用 ZnEt2?H2O体系催化二氧化碳和环氧化合物反应合成脂肪族聚碳酸酯（US 3, 585, 168）来，先后报道了羧酸锌、苯氧基锌（镉）?二亚胺锌、吡啶?锌、(salen）X、金属卟啉及类卟啉、双金属氰化物(DMC）稀土、多核金属配合物等多种可用于催化二氧化碳与环氧化合物反应制备脂肪族聚碳酸酯的催化体系，其中羧酸锌类催化体系不使用有机金属化合物，可操作性好，制备方法简单，价格低廉，具有较好的工业应用前景。 在有机溶剂存在下制备的戊二酸锌、己二酸锌等配合物，催化二氧化碳和环氧丙烷共聚，催化效率最高可达到 26克聚合物／克催化剂。Moon等（US 7, 405, 265）备的戊二酸锌催化体系催化二氧化碳和环氧丙烷共聚，催化效率达到77克聚合物／克催化剂。孟跃中等（US 6, 844, 287）备的负载型戊二酸锌催化体系催化效率为358.8克聚合物/克锌。 利用间苯二甲酸和ZnO制得的催化剂催化CO2和环氧乙烷共聚，催化效率为0.87克聚合物/克催化剂（Inoue S., Makromol. Chem., Rapid Commun.,1980, 115, 775）采用2, 2`?联苯二甲酸与醋酸锌制备的2, 2`?联苯二甲酸锌催化剂催化二氧化碳与氧化环己烯共聚，催化效率为653克聚合物/克锌（CN 101058636）采用邻羧基苯甲醛、邻氨基苯酚、醋酸锌制备邻羧基苯甲醛缩邻氨基苯酚锌配合物催化剂催化二氧化碳与氧化环己烯共聚，催化效率为1014g聚合物/g锌（CN 101780419B）采用5?甲基水杨醛、邻氨基苯甲酸和醋酸锌[Zn(OAc）?2H2O]，制备的5?甲基水杨醛缩合邻氨基苯甲酸锌配合物催化剂催化效率为893克聚合物／克锌（CN 101768261A）双核芳香族羧酸锌配合物催化剂催化效率为1248克聚合物／克锌（CN 104725406 B） ②技术原理：制备聚碳酸环己烯酯的吡啶（取代吡啶）甲酸锌配合物催化剂，该催化剂为吡啶二甲酸锌配合物或取代吡啶二甲酸锌配合物，其结构特征如下： 该催化剂中羧基有两种形式配位，分别为二齿配位和羰基氧配位；中心离子Zn采取六配位方式，分别与两个N、两个羰基O和两个羧基O相连。 其中R为H、CH3、OCH3、(CH3）C、(CH3）CH、Cl、Br或 NO2；n表示该配合物的配位数，其数值表示配合物的基本结构单元的多单元聚合数，n=2~200其中n优选为2~50。 取代吡啶羧酸锌配合物催化剂可以为4?甲基吡啶二甲酸锌配合物、4?甲氧基吡啶二甲酸锌配合物、4?叔丁基吡啶二甲酸锌配合物、4?异丙基吡啶二甲酸锌配合物、4?氯吡啶二甲酸锌配合物、4?硝基吡啶二甲酸锌配合物、4?溴吡啶二甲酸锌配合物。本发明优选吡啶二甲酸锌配合物或4?甲氧基吡啶二甲酸锌配合物。 催化剂的制备参考文献（N. Okabe, N. Oya, Acta Crystallogr Set C 2000,56, 305.）称取2,6?吡啶二甲酸0.73g（4.4mmol）解于50mL的热水中，加入含有0.48g（2.2mmol）酸锌[Zn(OAc）?2H2O]的5mL水溶液，冷却有白色沉淀生成，过滤洗涤，80℃真空干燥24h，即得到0.86g吡啶二甲酸锌[Zn(dipicolH）]?3H2O，收率86.3%。 催化剂制备聚碳酸环己烯酯的方法是，催化剂用量为环氧环己烯摩尔量比为1/500~1/5000，反应温度为50~170℃ ，反应压力0.5~5.5 MPa，反应时间为10?100h。 ③技术的创造性与先进性：与现有技术相比，优点在催化剂制备方法简单、制备过程不使用有机溶剂、结构稳定，催化效率高达1262.7克聚合物／克锌，并且催化产物聚碳酸环己烯酯交替聚合率高达98.2%。 本发明的目的是提供一种 ④技术成熟程度：制备方法简单、不使用有机溶剂、用于催化二氧化碳与环氧化合物共聚制备脂肪族聚碳酸酯的催化剂。
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