用於從雙脫水己糖醇碳酸二烷基酯製造聚碳酸酯的方法
2023-06-13 08:20:26
用於從雙脫水己糖醇碳酸二烷基酯製造聚碳酸酯的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於製造具有大於或等於50℃的玻璃化轉變溫度的聚碳酸酯的方法，該方法包括：步驟(1)將一種具有化學式(I)的單體引入到一個反應器中並且R1和R2是相同的或不同的烷基基團；步驟(2)將至少一種環狀二元醇或包含至少20mol％的多種環狀二元醇的一種二元醇類的混合物(B)引入到該反應器中；隨後步驟(3)經由包含這些單體(A)和(B)的多種單體的混合物的酯基轉移進行縮聚反應；步驟(4)回收在步驟(3)過程中所形成的聚碳酸酯。
【專利說明】用於從雙脫水己糖醇碳酸二烷基酯製造聚碳酸酯的方法
發明領域
[0001]本發明涉及一種用於製造具有將在以下進行描述的優點的聚碳酸酯的新穎方法，並且涉及可以經由這種方法獲得的聚碳酸酯。
[0002]摶術問是頁
[0003]面對化石資源(如石油)的耗竭和價格上漲，源自短期可再生生物資源的聚合物的研發已經在生態上和經濟上變得勢在必行。
[0004]在這種背景下，使用源自植物(聚)糖類的雙脫水己糖醇作為用於通過縮聚反應製造聚合物的二羥基化單體似乎是替代石化來源的單體的一種有前途的方法。
[0005]在這些聚合物之中，聚碳酸酯類是具有有利特性、特別是有利機械或光學特性的非晶態熱塑性材料。常規地，它們是通過二元醇和碳酸二苯酯、光氣或雙光氣的縮聚反應獲得。
[0006]作為舉例，專利申請EP2033981A1中描述了基於雙脫水己糖醇的聚碳酸酯的製備。所述文獻描述了異山梨醇的、至少一種第二脂環族二元醇、以及碳酸二苯酯的一種混合物的縮聚反應。
[0007]該方法具有以下缺點:產生大量的毒性化合物酚作為該聚合反應的副產物。
[0008]在大分子(Macromolecules)，2006，9061-9070中，由 Saber CHATTI 撰寫的、名稱為「異山梨醇的環狀和非環狀聚碳酸酯(1，4: 3，6-雙脫水-D-葡萄糖醇)」(「Cyclic andNoncyclic Polycarbonates of I`sosorbide (1,4 ； 3,6-dianhydro_D-glucitol)，，)的文章中還描述了一種用於製造基於異山梨醇的聚碳酸酯的方法的另一個實例。使得能有效地製造聚碳酸酯的僅有的方法本身使用毒性的、或甚至劇毒的試劑或溶劑，如光氣、雙光氣、吡啶或雙氯甲酸酯。
[0009]還可以提及專利申請US2004/0241553A1，該申請描述了一種離子傳導電解質和一種電解質鹽，該離子傳導電解質是基於包含雙脫水己糖醇碳酸酯基團的一種化合物。基於雙脫水己糖醇碳酸酯的這種電解質化合物可任選地是一種聚合物。
[0010]在所述文獻的化學式(6)中所描述的用於製造這種電解質化合物的一種中間體是選自某些雙脫水己糖醇碳酸二烷基酯和雙脫水己糖醇碳酸二苯酯。然而，根據其中這種化合物是一種聚合物的變化形式，它往往是從雙脫水己糖醇碳酸二苯酯製造的。
[0011]用於製造這種聚合物化合物的方法還產生酚。
[0012]該聚合物是通過與選自脂肪族二元醇類和低聚醚類的一種單體的共聚反應來獲得的。這樣產生一種柔性聚合物，這種柔性是獲得該電解質的良好離子傳導性的一個必要條件。
[0013]雖然例如從文獻US2010/196720已知可以通過使碳酸二烷基酯與異山梨醇和一種環狀二元醇反應來製造聚碳酸酯，但是本 申請人:已經觀察到經由這些方法獲得的產率通常是不令人滿意的(參見實例)。
[0014]因此目前仍然需要找到用於製造在室溫下是剛性的聚碳酸酯的新穎途徑。
[0015]通過表述「在室溫下是剛性的聚碳酸酯」，本 申請人:意指具有大於或等於的50°C的玻璃化轉變溫度的一種聚碳酸酯。
[0016]具體地說，找到產生比通常在標準合成方法中所產生的那些毒性低的化合物的方法是有利的。
[0017]對於這種方法來說，還有利的是使用略微毒性的試劑。
[0018]在它的研究過程中，本 申請人:已經成功地研發了一種用於獲得包含衍生自特定雙脫水己糖醇衍生物的單元的聚碳酸酯的新穎方法，所述聚碳酸酯具有一種剛性性質，同時滿足以上所列出的問題中的至少一個。
[0019]確切地說，通過使用根據本發明的方法，有可能在製造過程中不產生任何酚，而產生毒性較低的醇。
[0020]此外，該方法還使得有可能免除使用毒性試劑如光氣及其衍生物。
[0021]這種新穎方法包括通過二碳酸烷基酯類型的一種雙脫水己糖醇衍生物與一種環狀二元醇之間的酯基轉移而進行的一種縮聚反應。
[0022]因此形成的聚碳酸酯可以用於任何類型的應用中，包括要求最高的應用。
[0023]發明概沭
[0024]因此本發明的一個主題是一種用於製造具有大於或等於50°C的玻璃化轉變溫度的一種聚碳酸酯的方法，該方法包括:
[0025]步驟⑴將一種具有以下化學式的單體㈧引入到一個反應器中:
[0026]
【權利要求】
1.一種用於製造具有大於或等於50°c的玻璃化轉變溫度的聚碳酸酯的方法，其特徵在於該方法包括: 步驟(1)將一種具有以下化學式的單體(A)引入到一個反應器中:
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於由(A)攜帶的烷基基團R1和R2包含從1至10個，有利地從1至6個，例如從1至4個碳原子，並且最特別地選自甲基和乙基基團。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於(B)是一種二元醇類的混合物，該混合物包含相對於二元醇類的總數而言至少50mOl%、優選至少80mOl%的一種環狀二元醇或多種環狀二元醇的一種混合物，並且最優選由一種環狀二元醇或多種環狀二元醇的一種混合物組成。
4.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於該一種或多種環狀二元醇是選自: 雙酚類，如2，2-雙(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)、2，2-雙(3，5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷、雙(4-羥基苯基)甲烷(雙酚F)、l，l-雙(4-羥基苯基)環己烷(雙酚C)、以及`1，1_雙(4-羥基苯基)乙烷(雙酚AD)； 雙脫水己糖醇類，如異山梨醇、異甘露醇、以及異艾杜糖醇； 環己烷二甲醇類，如1，2_環己烷二甲醇、1，3_環己烷二甲醇、以及`1，4_環己烷二甲醇； 三環癸烷二甲醇類； 五環戊烷二甲醇類； 十氫萘二甲醇類，如2,6-十氫萘二甲醇、1,5-十氫萘二甲醇、以及`2,3-十氫萘二甲醇； 降莰烷二甲醇類，如2，3-降莰烷二甲醇和2，5-降莰烷二甲醇； 金剛烷二甲醇類，如1，3-金剛烷二甲醇； 環己二醇類，如1, 2-環己二醇、1，3-環己二醇、以及1，4-環己二醇； 三環癸烷二醇類； 五環十五烷二醇類； 十氫萘二醇類；實心降莰烷二醇類； 實心以及金剛烷二醇類。
5.如前一權利要求所述的方法，其特徵在於該環狀二元醇是選自異山梨醇、異甘露醇以及異艾杜糖醇、1，2-環己烷二甲醇、1，3-環己烷二甲醇以及1，4_環己烷二甲醇，優選是異山梨醇。
6.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於該方法包括步驟0-)引入一種具有以下化學式的單體(C):
7.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於該單體(A)是一種異山梨醇碳酸二烷基酷。
8.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於所引入的單體㈧、(B)以及(C)的摩爾量相對於它們的總數而言為: 實心從I %至60%，有利地從39%至59%的⑷； 實心從40%至60%的⑶； 實心以及從0%至39%，優選從1%至10%的(C)， (A)、(B)以及(C)之和是100%。
9.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於這些單體(A)、(B)以及(C)構成被引入到該反應器中的單體總量的多於90mol%。
10.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於步驟(3)在存在一種酯基轉移催化劑的情況下發生，該催化劑有利地是包含至少一種鹼金屬或鹼土金屬離子、一種季銨離子、一種季磷離子、一種環狀氮化合物、一種鹼性基於硼的化合物或一種鹼性基於磷的化合物的一種催化劑。
11.如前一權利要求所述的方法，其特徵在於該催化劑是選自包含至少一種鹼金屬離子、一種環狀氮化合物或一種季銨離子的催化劑，優選選自碳酸銫、三唑類或四甲基氫氧化銨，最優選是碳酸銫。
12.如權利要求8或9所述的方法，其特徵在於相對於㈧和(C)的量，該催化劑的摩爾量在從至1%、優選從10_4%至0.5%的範圍。
13.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於步驟(3)的至少一部分是在從100°C至250°C、並且優選從150°C至235°C範圍的一個溫度下進行。
14.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於步驟(3)的至少一部分是在從30kPa至llOkPa、有利地從90至105kPa範圍的壓力下、優選在大氣壓力下進行。
15.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於在步驟(4)中回收的該聚碳酸酯具有從90°C至180°C、並且優選從110°C至170°C範圍的一個玻璃化轉變溫度。
【文檔編號】C08G64/02GK103703051SQ201280017439
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年4月5日 優先權日:2011年4月5日
【發明者】M·伊貝爾, E·若西安, H·維亞爾 申請人:羅蓋特公司