一种腰果酚基聚碳酸酯及制备方法技术

本发明专利技术公布了一种腰果酚基聚碳酸酯的制备方法，以可再生的生物质资源腰果酚为主要原料，在催化剂的作用下，控制反应温度在70～150℃，反应2～6h，苯酚与腰果酚的碳碳双键加成得到腰果多酚；腰果多酚与小分子碳酸酯单体控制反应温度100～180℃，完成酯交换反应生成聚碳酸酯单体；随后通过改变缩聚反应的温度、时间和真空度，得到不同用途和分子量的腰果酚基聚碳酸酯，该方法的制备流程简单，易于产业化。易于产业化。易于产业化。

【技术实现步骤摘要】
一种腰果酚基聚碳酸酯及制备方法


[0001]本专利技术属于生物基高分子材料
，具体涉及一种腰果酚基聚碳酸酯及制备方法。

技术介绍

[0002]聚碳酸酯(PC)是一种链状结构的高分子聚合物，是现在五大工程塑料之一。聚碳酸酯作为一种热塑性的工程塑料用品，具有较强的抗冲击能力，并且它的稳定性好，具有耐热性能好、吸水率低、介电性能优良的特点。在多个行业领域，比如电子电器、交通运输、机械、仪表、2光学材料、资料器械、航空航天，甚至国防军工等各个领域都被广泛应用，且聚碳酸酯的应用量在近些年来增长十分迅速。现在国内以万华化学、鲁西化工、浙江大风为代表的企业开始投放生产，为我国PC的供应获得了长足的发展。
[0003]从分子的结构可以将聚碳酸酯分为两大类：一类是由双酚A等芳香族化合物作为原料合成的聚碳酸酯；第二类是使用脂肪族化合物为原料合成聚碳酸酯。由于聚碳酸酯材料的应用，受到了加工性能以及生产成本等方面因素的制约。因此，目前进行工业化生产以及应用的聚碳酸酯化合物的种类只有双酚A型芳香族聚碳酸酯。双酚A型聚碳酸酯在高温时，会释放出有毒物质，诱发癌症，目前欧盟国家已经禁止双酚A型聚碳酸酯应用在婴儿奶瓶，水杯等日常使用品当中。因此，对于合成生物基可降解、绿色环保的聚碳酸酯，依然是现在聚碳酸酯工业在满足人们日常生活发展需要突破的问题。
[0004]本专利技术通过碳
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碳双键的加成反应，在腰果酚结构中引入多个酚羟基，获得腰果多酚，增加腰果酚的官能度来代替双酚A。同时对腰果酚的侧链进行改性，从而提高聚碳酸酯材料的性能和结构功能，使聚碳酸酯得到更为广泛的应用。本专利技术合成的腰果多酚代替双酚A的目的主要优点在于；第一，腰果酚是一种可再生的生物质资源，其来源丰富，可以缓解传统石油资源的消耗；第二，腰果多酚的官能度高，合成的聚碳酸酯热稳定热型性能更好，用途广泛。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种腰果酚基聚碳酸酯及制备方法，该方法所用的原料为腰果酚，在浓硫酸的作用下与苯酚加成得到腰果多酚；腰果多酚与小分子碳酸酯单体通过酯交换反应生成聚碳酸酯单体；然后通过控制缩聚反应条件得到腰果酚基聚碳酸酯。该方法操作容易，对反应设备的要求不高，适合工业化生产。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种腰果酚基聚碳酸酯的制备方法，步骤为：
[0007]第一步：在浓硫酸催化和氮气保护的作用下，苯酚与腰果酚的双键发生加成反应，得到腰果多酚；
[0008]第二步：在碱性催化剂作用下，腰果多酚和小分子碳酸酯的单体通过发生酯交换反应，反应至无小分子酯交换产物流出为止，获得聚碳酸酯单体；
[0009]第三步：随后聚碳酸酯单体在缩聚催化剂的作用下，通过调控不同的真空度、缩聚
温度、缩聚时间，得到不同分子量和黏度的腰果酚基聚碳酸酯，完成缩聚反应；反应过程如下
[0010][0011]所述第一步中，腰果酚和苯酚的摩尔比为1:3～10。
[0012]所述第一步中，控制反应温度在70～150℃，反应2～6h。
[0013]所述第二步酯交换反应中腰果多酚与小分子碳酸酯单体的摩尔比为1:1～1.5。
[0014]所述第二步酯交换反应中碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、碳酸钾、有机胺中的任意一种。
[0015]所述第二步酯交换合成聚碳酸酯单体，反应温度在100～180℃。
[0016]所述小分子碳酸酯为碳酸二苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯中的任意一种。
[0017]所述第三步缩聚反应，聚碳酸酯单体的缩聚条件为，真空表在
‑
0.09MPa～
‑
0.01MPa，缩聚反应温度为:220～260℃，反应时间10～60min。
[0018]所述第三步缩聚催化剂为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、乙酰丙酮锂、乙酰丙酮锌中的任意一种。
[0019]有益效果
[0020]1、本专利技术中使用的主要原料腰果酚是来源丰富、可再生的生物质资源；通过控制缩聚反应的反应压力、时间、温度，从而达到得到不同的聚合度的腰果酚基聚碳酸酯。
[0021]2、本专利技术的反应流程简单，操作容易，对反应设备的要求不高，并且还可以通过一锅法达到实验的目的，适合工业化生产。
附图说明
[0022]图1腰果酚基聚碳酸酯、腰果多酚、碳酸苯甲酯的红外光谱。
[0023]图2腰果多酚、腰果酚、苯酚的红外光谱。
[0024]图3腰果酚基聚碳酸酯、腰果多酚、碳酸苯甲酯的核磁氢谱。
[0025]图4腰果多酚、腰果酚、苯酚的核磁氢谱。
[0026]以下图1～4是实施例4中得到腰果多酚、腰果酚基聚碳酸酯的红外光谱和氢谱，在图1的红外光谱中可以看出腰果酚基聚碳酸酯中的酯基官能团发生了偏移且不含酚羟基；
结合图2和图4可以看出苯酚和腰果酚的碳碳双键发生反应，生成腰果多酚。
具体实施方式
[0027]一种腰果酚基聚碳酸酯，主要合成聚碳酸酯的制备过程为，腰果多酚和小分子碳酸酯在碱性催化剂的作用下，通过酯交换反应合成聚碳酸酯单体；聚碳酸酯单体在催化剂的作用下，通过缩聚反应合成腰果酚基聚碳酸酯。
[0028]所述的小分子碳酸酯可以是碳酸二苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯，任意一种。酯交换反应的条件为温度在140～180℃，优选温度在150℃。所述的酯交换反应催化剂可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、碳酸钾、有机胺等，任意一种。
[0029]所述的缩聚催化剂可以为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、乙酰丙酮锂、乙酰丙酮锌，任意一种。其缩聚条件为，真空表在
‑
0.09MPa～
‑
0.01MPa，缩聚反应温度为:220～260℃，反应时间10～60min。
[0030]实施例1
[0031]其制备步骤分为三步，
[0032]第一步：腰果酚和苯酚，按照摩尔比为1:3、滴加质量分数为98％的浓硫酸并且搅拌，加入的质量为腰果酚和苯酚总质量的1.5％，通入氮气保护，控制反应温度在100℃，反应4h，得到腰果多酚；同时对过量的苯酚进行回收再利用，通过重结晶的方法收集过量的苯酚，溶解在腰果多酚中的苯酚可以通过减压蒸馏的方式对苯酚进行收集；
[0033]第二步：腰果多酚和碳酸二苯酯(DPC)，按照摩尔比为1:1，加入催化剂氢氧化钠的量为0.0005mol/1mol DPC，加热使反应物熔融，控制反应温度在150℃，并通入氮气保护，反应至交换产物苯酚不再流出获得聚碳酸酯单体；
[0034]第三步：将聚碳酸酯单体和缩聚催化剂加热至熔融，控制真空度在25kPa，升温至240℃，反应10min，得到腰果酚基聚碳酸酯。
[0035]实施例2
[0036]其制备步骤分为三步，
[0037]第一步：腰果酚和苯酚，按照摩尔比为1:4、滴加质量分数为98％的浓硫酸并且搅拌，加入的质量为腰果酚和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腰果酚基聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，步骤为：第一步：在浓硫酸催化和氮气保护的作用下，苯酚与腰果酚的双键发生加成反应，得到腰果多酚；第二步：在碱性催化剂作用下，腰果多酚和小分子碳酸酯的单体通过发生酯交换反应，反应至无小分子酯交换产物流出为止，获得聚碳酸酯单体；第三步：随后聚碳酸酯单体在缩聚催化剂的作用下，通过调控不同的真空度、缩聚温度、缩聚时间，得到不同分子量和黏度的腰果酚基聚碳酸酯，完成缩聚反应；反应过程如下2.根据权利要求1所述腰果酚基聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述第一步中，腰果酚和苯酚的摩尔比为1:3～10。3.根据权利要求1所述腰果酚基聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述第一步中，控制反应温度在70～150℃，反应2～6h。4.根据权利要求1所述腰果酚基聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述第二步酯交换反应中腰果多酚与小分子碳酸酯单体的摩尔比为1:1～1.5。5.根据权利要求1所述腰果酚基聚碳酸酯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国东，刘浩浩，周永红，马艳，杨晓慧，张猛，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：