一种脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种脂肪族‑芳香族共聚型碳硼烷聚酯及其制备方法，用稀土催化剂将脂肪族聚酯引入到含碳硼烷的聚芳酯体系中，既解决了环保降解问题，又能大大提高聚酯体系的机械性能、力学性能和耐高温性能，如今在塑料垃圾清理、绿色回收、耐高温粘结材料及复合材料等领域意义重大。所述脂肪族‑芳香族共聚型碳硼烷聚酯的分子结构式为

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种脂肪族?芳香族共聚型碳硼烷聚酯及其制备方法，用稀土催化剂将脂肪族聚酯引入到含碳硼烷的聚芳酯体系中，既解决了环保降解问题，又能大大提高聚酯体系的机械性能、力学性能和耐高温性能，如今在塑料垃圾清理、绿色回收、耐高温粘结材料及复合材料等领域意义重大。所述脂肪族?芳香族共聚型碳硼烷聚酯的分子结构式为【专利说明】
本专利技术涉及含硼聚合物
，主要涉及一种脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚 酯及其制备方法。
技术介绍
在众多的高分子材料中，聚酯材料是用量大、应用范围广的一类，按化学结构特点 可以简单地分为脂肪族聚酯和芳香族聚酯两种。脂肪族聚酯的合成最早要追溯到上世纪30 年代，Carothers以脂肪族二元酸和二元醇为原料得到了聚酯，并由此提出了缩聚理论。 1966年Kualkarni等提出聚乳酸能够在体内降解。1973年，有人发现在具有生物活性的环境 例如土壤中，聚己内酸能够发生降解，随后许多像聚己内酸、聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯 (PBS)等高聚物都已经工业化，而且产量和销售量持续增长。目前已规模生产的有美国 Nature Works公司的Nature Works系列、日本昭和公司的Bionolle系列等。因其优良的性 能和可降解性，脂肪族聚酯在农业、海运业、生物医学等许多领域有着广泛的应用，但其加 工性能差、力学性能不高等制约了其在其他领域的大规模应用。 芳香族聚酯(PAR)，又称聚芳酯，是一种具有热塑性的特种工程塑料。1957年比利 时人Couix首先以对苯二甲酸和间苯二甲酸同双酚A通过界面聚合制得聚芳酯。随后在1958 年由苏联的Kopiiak等人进行研究报道，1973年，日本的Unitika公司首先实现工业化，商品 名为U-聚合物，目前美国的联合碳化公司、Hooker公司、DuPont公司、德国Bayer公司、奥地 利Isovolta公司等均实现产业化生产。由于聚芳酯主链中含有芳环，具有高共辄性，故具有 良好的耐热性、使用温度较广，且具有良好的力学性能，在航空航天、能源化工、机械电子和 日用品等行业具有广泛的应用，同样聚芳酯也有缺点，如不易降解，在环保意识逐渐增强的 今天同样制约了其大规模应用。 Carborane，可译为碳硼烷，又可称为二碳代十硼烷，经硼烷闭式结构中的两个B原 子分别被两个碳原子取代而成，即是由两个碳原子和十个硼原子组成的超芳香性正二十面 体笼状结构，根据该二十面体上C原子位置的不同可分为三种异构体，分别是1，2_碳硼烷 (o-carborane)，1，7_碳硼烧(m-carborane)和1，12-碳硼烧(p-carborane)。在惰性氛围下， 对1，2-碳硼烷缓慢加热时，随着温度升至450°C，1，2-碳硼烷会有一个热重排过程，慢慢转 变成1，7_碳硼烷，继续加热至650°C以上后，则变成1，12_碳硼烷，此类转变有利于含不同碳 硼烷异构体衍生物的制备。碳硼烷具有优异的耐氧化、耐水、化学稳定性和热稳定性，性质 很难随外界环境变化而变化，结构与性质非常稳定。 碳硼烷具有优异的热性能与物理化学性能，并兼有良好的加工性，故注重发展空 间技术的美苏(前苏联)等国家，都开展了广泛而系统的研究。前苏联研制出许多卓有成效 的耐超高温树脂、密封材料等。如前苏联科学家Petrova研制的VK系列(VK-20，VK-20M，VK- 20T，VK-20MP)聚氨酯胶黏剂。一般来说，通用型聚氨酯胶粘的耐温性最高不超过250°C，但 用经过改性的含有碳硼烷的化合物作固化剂，耐温可达500~800°C，瞬时可耐1000°C高温； 不仅如此，美国科学家Hey ing，Green和Dover等还将其成功应用于火箭固体推进剂的高燃 速调节剂。 我国是一个有着丰富稀土资源的国家，沈之荃等人在六十年代初率先开展了稀土 催化剂催化双烯烃聚合的研究，八十年代以来，我国在开拓稀土催化剂在高分子领域的新 应用上取得了丰硕的成果，因此，寻找合适的并可用来催化缩聚反应的稀土催化剂具有现 实意义。 用稀土催化剂将脂肪族聚酯引入到含碳硼烷的聚芳酯体系中，既解决了环保降解 问题，又能大大提高聚酯体系的机械性能、力学性能和耐高温性能。如今在塑料垃圾清理、 绿色回收、耐高温粘结材料及复合材料等领域意义重大。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种脂肪族-芳香族共聚型碳 硼烷聚酯及其制备方法，旨在提供一种新的化合物及其制备方法，该化合物为脂肪族-芳香 族共聚型碳硼烷聚酯，本专利技术中用稀土催化剂将脂肪族聚酯引入到含碳硼烷的聚芳酯体系 中，既解决了环保降解问题，又能大大提高聚酯体系的机械性能、力学性能和耐高温性能， 如今在塑料垃圾清理、绿色回收、耐高温粘结材料及复合材料等领域意义重大。 本专利技术的技术方案如下： -种脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯，其中，其分子结构式如下所示： 其中：R为以下结构中的一种： m和η均为2 1的整数；1 < j < 3，j为整数；1 < k < 6，k为整数。 -种脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，包括以下步骤： a、以碳硼烷苯甲酸酯、小分子二元醇和稀土类催化剂为初始原料，通过高温酯交 换反应制得高分子量碳硼烷聚芳酯； b、在高分子量碳硼烷聚芳酯中加入脂肪族小分子二元酸，在相同的反应条件下反 应至没有水蒸出为止，制得脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯。 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，步骤a的具体步骤如 下：加入碳硼烷苯甲酸酯、小分子二醇和稀土类催化剂，在惰性气体保护下升温、搅 拌，控制反应温度在180 °C~200 °C范围内加热3~5h。 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，所述碳硼烷苯甲酸酯 为以下分子结构中的一种： 其中：R为以下结构中的一种：ο 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，所述小分子二醇为乙 二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇中的一种。 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，所述脂肪族二元酸为 乙二酸、1，3-丙二酸、1，4-丁二酸、1，5-戊二酸、1，6-己二酸中的一种。 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，碳硼烷苯甲酸酯、小 分子二醇和小分子二元酸三者之间的摩尔比为1:2.6: (0.8-1.3)。 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，所述稀土类催化剂为 Nd(naph)3、Nd(vers)3、Nd(P2〇4)3 中的一种；所述稀土类催化剂的用量为碳硼烷甲酸酯摩尔量的0.5-1 %。 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，还包括以下步骤： C、在高温低压条件下脱除体系中剩余的小分子。 所述的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯的制备方法，其中，步骤c的具体步骤如 下： 加热温度控制在200°C~235°C，在压力小于一个大气压时脱除剩余小分子。 有益效果:本专利技术所提供的脂肪族-芳香族共聚型碳硼烷聚酯及其制备方法，通过 该方法得到的产物分子量高、产率高。该反应体系反应时间短、混合均匀，共聚物的刚性与 柔性可通过调节芳香段与脂肪段的比例来实现可控，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脂肪族‑芳香族共聚型碳硼烷聚酯，其特征在于，其分子结构式如下所示：其中：R为以下结构中的一种：m和n均为≥1的整数；1≤j≤3，j为整数；1≤k≤6，k为整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：霍锦钊，白永平，李宁，吴育荣，张建军，
申请(专利权)人：佛山市南海高拓包装材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44