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聚碳酸酯(Polycarbonate简称PC),由于具有优良的冲击强度、耐蠕变性、耐热耐寒性、耐老化性、电绝缘性及透光性等,广泛应用于电气电子零部件、机械纺织工业零部件、建筑结构部件、航空透明材料及零部件、泡沫结构材料等。随着人们环保意识的增强,环境友好的聚碳酸酯合成路线,越来越得到人们的青睐。
本文首先采用了氯甲酸甲(乙、丙、丁、戊)酯与双酚A反应,合成碳酸甲(乙、丙、丁、戊)酯中间单体。利用FT-IR、MS、1H NMR、X射线单晶衍射和液相色谱对目标产物进行系统的表征。然后再以小分子碳酸酯为原料绿色合成目标产物,制备了具有较高活性的催化剂Ph2SnO,并系统研究了该催化剂在目标产物合成中的作用规律。反应温度为160℃,双酚A与小分子碳酸酯主要发生烷基化反应,高于180℃时,双酚A主要发生烷氧基羰基化反应。目标产物的选择性和收率不但与催化活性有关,也与烷基链长短和奇偶数目有关,并得到了最优合成工艺条件。
研究了聚酯中间体熔融缩聚规律,研究发现Ph2SnO是催化单体缩聚的良好催化剂。在无催化剂存在的条件下,中间体很难发生缩聚反应,而重排反应可以缓慢发生。预聚温度为170℃单体主要发生缩聚反应,当预聚温度增加到210℃左右单体重排反应加剧,重排反应的出现是影响聚碳酸酯分子量增加的主要原因。单体烷基链增大,聚合反应的空间位阻增高,不利于缩聚反应进行;其次缩聚副产物小分子碳酸酯沸点增大,提高了脱挥的难度,影响了聚合反应的进行。并对二甲氧基碳酸双酚A二酯聚合工艺进行了系统研究,得到了较优的聚合工艺条件。预聚温度170℃、时间6h、增链温度270℃、时间2h时,聚合反应效果最好。当温度超过300℃时,聚碳酸酯发生明显的碳化。Ph2SnO的催化效果最佳、原因是苯环和聚碳酸酯中间单体的苯环之间能形成π-π键,有利于促进聚合反应。