CN114163686A - 一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，属于高分子材料技术领域，称取100g重量的聚碳酸丙烯酯置于反应器中，向反应器中加入600‑900ml溶剂，于25‑30℃条件下搅拌溶解后加入0.1~5g的有机助剂，所述有机助剂为有机碱或者季铵盐，继续搅拌1~5小时，然后减压脱除溶剂后真空干燥。该制备方法通过在聚碳酸丙烯酯中引入无金属的有机助剂，实现了聚碳酸丙烯酯热降解温度的精确控制，该方法还可有效缩小降解温度区间，降解温度最低可达170℃，完全降解温度区间可控制降低在51℃。由于使用了非金属的有机助剂，制备过程不会增加材料降解后的灰份残留，因此，在电子产品领域具有很好的应用空间。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法。
背景技术
聚碳酸丙烯酯是一种脂肪族聚碳酸酯材料，一般由二氧化碳与环氧丙烷在催化剂作用下共聚反应制备。因为分子链中碳酸酯键的存在，其具有良好的降解性能，是一种理想的生物降解高分子材料，在一次性包装及地膜等领域具有很好的应用潜力，有助于解决目前日益严重的塑料污染问题。
除了在生物降解领域的应用，聚碳酸丙烯酯还具有热分解温度低、燃烧热低和热分解无残余的特点，可作为牺牲型材料使用，用于制备多孔陶瓷材料、多孔金属材料和电路版粘接材料。此前的研究表明，其完全热分解温度在340℃以下，这比普通的牺牲型粘结剂低100℃以上，可大幅度降低施工温度并减少了能耗。但是，在一些特殊应用领域，为减少温度对加工基材的破坏性影响，要求材料具有更低的完全降解温度，单纯通过改变聚碳酸丙烯酯分子量的方法可以极微小的降低其降解温度；另外还可以通过加入一些无机金属盐的方法来加速其降解，但是该方法增加了降解后的金属残留，影响其在电子产品领域的应用。此外，实际使用时还发现聚碳酸丙烯酯的降解温度区间仍然较宽（~120℃），缩小降解温度区间有助于拓宽其应用领域。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，该方法通过外加无金属助剂方法实现聚碳酸丙烯酯降解的有效控制。
具体是这样实施的：一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，称取100g重量的聚碳酸丙烯酯置于反应器中，向反应器中加入600-900ml溶剂，于25-30℃条件下搅拌溶解后加入0.1~5g的有机助剂，所述有机助剂为有机碱或者季铵盐，继续搅拌1~5小时，然后减压脱除溶剂后真空干燥。
所述聚碳酸丙烯酯为市售，为二氧化碳与环氧丙烷共聚物。
优选地，所述聚碳酸丙烯酯的碳酸酯结构单元含量为90~99 mol%。
优选地，所述聚碳酸丙烯酯的重均分子量为100,000~500,000 g/mol，更优选为100,000~300,000 g/mol。
优选地，所述有机碱或者季铵盐为四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯4-二甲氨基吡啶中的一种或多种。
优选地，所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃或甲苯中的一种。
优选地，真空干燥于40℃下进行24小时。
本发明的有益效果是：通过在聚碳酸丙烯酯中引入无金属的有机助剂，实现了聚碳酸丙烯酯热降解温度的精确控制，该方法还可有效缩小降解温度区间，降解温度最低可达170℃，完全降解温度区间可控制降低在51℃。由于使用了非金属的有机助剂，制备过程不会增加材料降解后的灰份残留，因此，在电子产品领域具有很好的应用空间。
具体实施方式
实施例1
称取100g重均分子量为150,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为99mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入900mL的二氯甲烷，30℃条件下搅拌溶解后加入0.1g的四乙基溴化铵，继续搅拌1小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S1。
实施例2
称取100g重均分子量为200,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为99mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入800 mL的二氯甲烷，25℃条件下搅拌溶解后加入0.5g的四丁基溴化铵，继续搅拌1小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S2。
实施例3
称取100g重均分子量为500,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为99mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入600 mL的甲苯，30℃条件下搅拌溶解后加入2g1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯4-二甲氨基吡啶，继续搅拌2小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S3。
实施例4
称取100g重均分子量为100,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为99mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入700 mL的四氢呋喃，25℃条件下搅拌溶解后加入1g四乙基溴化铵，4g四丁基溴化铵，继续搅拌3小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S4。
实施例5
称取100g重均分子量为300,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为99mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入800 mL的三氯甲烷，30℃条件下搅拌溶解后加入1g1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯4-二甲氨基吡啶，1g四乙基溴化铵，继续搅拌4小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S5。
实施例6
称取100g重均分子量为400,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为99mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入700 mL的甲苯，25℃条件下搅拌溶解后加入1g1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯4-二甲氨基吡啶，0.5g四丁基溴化铵，继续搅拌2小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S6。
实施例7
称取100g重均分子量为300,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为95mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入600 mL的三氯甲烷，30℃条件下搅拌溶解后加入2g的四丁基溴化铵，继续搅拌3小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S7。
实施例8
称取100g重均分子量为100,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为90mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入700 mL的四氢呋喃，30℃条件下搅拌溶解后加入1.2g1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯4-二甲氨基吡啶，继续搅拌5小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S8。
对比例1
称取100g重均分子量为150,000 g/mol的聚碳酸丙烯酯（碳酸酯结构含量为99mol %）置于2 L反应器中，向反应器中加入900 mL的二氯甲烷，30℃条件下搅拌溶解后，配置成溶液，继续搅拌1小时。
该溶液经减压脱除溶剂后于40℃真空干燥24小时即得产物S0。
上述制备的样品进行TGA和灰份测试结果对比如下：
| 样品 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S7 | S8 | S0 |
| T<sub>d</sub>（5%）（<sup>o</sup>C） | 205 | 185 | 178 | 170 | 172 | 179 | 173 | 178 | 223 |
| Td（99.9%）（<sup>o</sup>C） | 297 | 276 | 249 | 221 | 242 | 251 | 245 | 255 | 345 |
| 灰份（ppm） | 8.5 | 8.2 | 8.7 | 8.2 | 8.5 | 8.4 | 8.3 | 8.9 | 8.3 |
以上分析结果表明，通过加入非金属的有机助剂可以有效地降低聚碳酸丙烯酯的降解温度，缩小降解区间。并且本制备方法不会增加材料的灰份，因此可以通过调节加入有机助剂的量实现材料的精确讲解控制。
Claims (7)
1.一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，称取100g重量的聚碳酸丙烯酯置于反应器中，向反应器中加入600-900ml溶剂，于25-30℃条件下搅拌溶解后加入0.1~5g的有机助剂，所述有机助剂为有机碱或者季铵盐，继续搅拌1~5小时，然后减压脱除溶剂后真空干燥。
2.根据权利要求1所述的一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，所述聚碳酸丙烯酯的碳酸酯结构单元含量为90~99 mol%。
3.根据权利要求1所述的一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，所述聚碳酸丙烯酯的重均分子量为100,000~500,000 g/mol。
4.根据权利要求3所述的一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，所述聚碳酸丙烯酯的重均分子量为100,000~300,000 g/mol。
5.根据权利要求1所述的一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，所述有机碱或者季铵盐为四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯4-二甲氨基吡啶中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃或甲苯中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种降解可控的聚碳酸丙烯酯制备方法，其特征在于，真空干燥于40℃下进行24小时。
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