一种高抗冲二氧化碳无规共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种高抗冲二氧化碳无规共聚物及其制备方法和应用，所述高抗冲二氧化碳无规共聚物的制备原料包括二氧化碳、环氧单体和催化剂的组合，且所述环氧单体包括环氧环己烷和除去所述环氧环己烷之外的其他环氧单体的组合；通过选择环氧环己烷搭配其他环氧单体与二氧化碳发生无规共聚，有效地对反应产物的分子结构进行了调整，进而使制备得到的二氧化碳无规共聚物的生物降解性得到了大幅度改善，同时还使其兼具优异的力学性能和透明性，具有重要的科学价值和实践意义。要的科学价值和实践意义。要的科学价值和实践意义。

【技术实现步骤摘要】
一种高抗冲二氧化碳无规共聚物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于可生物降解高分子材料合成
，具体涉及一种高抗冲二 氧化碳无规共聚物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]二氧化碳(CO2)是主要的温室气体，同样也是一类廉价、清洁的碳氧资源， 对二氧化碳固定和利用的研究一直受到广泛关注。自1969年日本Inoue教授首 次利用二氧化碳与环氧化物共聚得到具有生物降解性的脂肪族聚碳酸酯以来， 经过多年的研究，将二氧化碳转化固定为高分子材料已经成为重要的研究方向， 其中二氧化碳与环氧化物的开环共聚反应尤其具有吸引力，该反应所制备得到 的聚碳酸酯类聚合物是具有重要经济价值的化学品，具有出色的生物可降解性、 良好的透明性、高阻隔性和生物兼容性，目前已经在可降解包装袋、生物降解 农用地膜和二氧化碳基聚氨酯中间体等领域获得广泛应用。
[0003]其中，聚碳酸丙烯酯(PPC)最早实现工业化量产和应用的聚碳酸酯类聚合 物，但是PPC的分子呈现无定形态，且分子间相互作用力较弱，由此导致PPC 的热学性能和力学性能较差，尤其是PPC的玻璃化转变温度(Tg)仅为30～40℃， 严重限制了其在高温环境下的实际应用。而另外一种常见的聚碳酸酯类聚合物 是基于CO2与环氧环己烷(CHO)共聚反应制备的聚碳酸环己烯酯(PCHC)， 其具有良好的热学性能(Tg>100℃)和力学性能，因此其成为二氧化碳基聚合 物拓展高温使用环境下品类的首选材料，但是其具有生物降解性能不足，抗冲 击差的缺点，限制其的加工过程及使用范围。
[0004]CN101302332A公开了一种二氧化碳
‑
氧化环己烯共聚物的脆性改性方法， 所述方法为按重量份二氧化碳
‑
氧化环己烯共聚物40～90份，弹性成分8～48份， 丙烯腈
‑
苯乙烯
‑
丙烯酸的三元共聚物2～12份，采用溶液共混或密炼/挤出共混， 干燥后得到脆性改善的聚合物。通过该方法，二氧化碳
‑
氧化环己烯共聚物脆性 得到改善，拉伸强度保持在30MPa以上，断裂伸长率有所提高甚至可知数倍以 上，同时保持PCHC的高玻璃化温度。CN112646345A公开了一种高抗冲二氧 化碳共聚物及其制备方法。所述方法提供的高抗冲二氧化碳共聚物由以下质量 份原料制得：二氧化碳
‑
环氧环己烷共聚物100份；改性增韧剂10～15份；改性 无机离子1～2份；所述改性增韧剂有包括以下质量份的原料制得：热塑性丁苯 橡胶100份；分散剂5～10份；2
‑
(3,4
‑
环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷1～2份。 该方法提供的高抗冲二氧化碳共聚物，在提高PCHC的抗冲击性能的同时保证 材料具有良好的强度和硬度。
[0005]但是，上述方均为物理改性的方法，需添加大量的改性助剂，并需通过高 温加工过程，因此，不仅对材料热稳定性要求高，还会对材料的透明性也会产 生影响，同时后期还存在助剂迁移析出等风险，限制了聚碳酸酯类聚合物的应 用范围。
[0006]因此，在保持聚碳酸酯类聚合物强度和透明性的同时，如何采用不添加助 剂的方式来提高聚碳酸酯类聚合物的抗冲击性能，同时改善其生物降解性能， 是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高抗冲二氧化碳无规共 聚物及其制备方法和应用，所述高抗冲二氧化碳无规共聚物具有良好的生物降 解性能、较高的拉伸强度以及较高的抗冲击强度，同时还具有透明度好等特点， 具有重要研究意义。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种高抗冲二氧化碳无规共聚物，所述高抗冲二氧 化碳无规共聚物的制备原料包括二氧化碳、环氧单体和催化剂的组合；
[0010]所述环氧单体包括环氧环己烷和除环氧环己烷之外的其他环氧单体的组 合。
[0011]本专利技术提供的高抗冲二氧化碳无规共聚物通过选择环氧环己烷和除环氧环 己烷之外的其他环氧单体的组合作为环氧单体与二氧化碳发生无规共聚，有效 对反应产物的分子结构进行了调整，使得到的二氧化碳无规共聚物的生物降解 性能得到了大幅度改善，同时还能保证所述二氧化碳无规共聚物的力学性能和 透明性良好，特别是还对所述二氧化碳无规共聚物的抗冲性能有所提升。
[0012]具体而言，本专利技术所述“高抗冲二氧化碳无规共聚物”指的是抗冲强度不低于 25KJ/m2的二氧化碳无规共聚物，本专利技术提供的高抗冲二氧化碳无规共聚物的抗 冲击强度优于通用级聚苯乙烯且接近于高抗冲聚苯乙烯，但其透明度远优于高 抗冲聚苯乙烯。
[0013]优选地，所述高抗冲二氧化碳无规共聚物的数均分子量为40～800kDa，例 如100kDa、200kDa、300kDa、400kDa、500kDa、600kDa或700kDa等，进 一步优选为50～600kDa。
[0014]优选地，所述环氧环己烷的水分低于200ppm，例如180ppm、160ppm、 140ppm、120ppm、100ppm、80ppm、60ppm、40ppm或20ppm等，进一步 优选为低于100ppm。
[0015]优选地，所述其他环氧单体包括环氧乙烷、1,2
‑
环氧丙烷、1,2
‑
环氧丁烷、 1,2
‑
环氧戊烷、1,2
‑
环氧己烷或氧化苯乙烯中的任意一种或者至少两种的组合， 进一步优选为1,2环氧丙烷、1,2
‑
环氧乙烷、1,2
‑
环氧丁烷或氧化苯乙烯中的任 意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，以所述环氧单体的质量总和为100％计，所述其他环氧单体的质 量百分含量为4～92％，例如5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、 80％或90％等，进一步优选为6～88％。
[0017]优选地，所述其他单体的水分低于200ppm，例如180ppm、160ppm、140 ppm、120ppm、100ppm、80ppm、60ppm、40ppm或20ppm等，进一步优选 为低于100ppm。
[0018]优选地，所述催化剂包括三元稀土催化剂、有机羧酸锌催化剂、双金属氰 化物催化剂或改性双金属氰化物催化剂中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]优选地，所述有机羧酸锌催化剂包括己二酸锌催化剂。
[0020]优选地，以所述环氧单体的质量总和为100％计，所述催化剂的质量百分 含量为0.005～1.8％，例如0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、 0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％或1.6％等，进一步优选为0.010～1.2％。
[0021]优选地，所述二氧化碳的露点温度低于
‑
40℃，例如
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗冲二氧化碳无规共聚物，其特征在于，所述高抗冲二氧化碳无规共聚物的制备原料包括二氧化碳、环氧单体和催化剂的组合；所述环氧单体包括环氧环己烷和除所述环氧环己烷之外的其他环氧单体的组合。2.根据权利要求1所述的高抗冲二氧化碳无规共聚物，其特征在于，所述高抗冲二氧化碳无规共聚物的数均分子量为40～800kDa，优选为50～600kDa。3.根据权利要求1或2所述的高抗冲二氧化碳无规共聚物，其特征在于，所述环氧环己烷的水分低于200ppm，优选为低于100ppm；优选地，所述其他环氧单体包括环氧乙烷、1,2
‑
环氧丙烷、1,2
‑
环氧丁烷、1,2
‑
环氧戊烷、1,2
‑
环氧己烷或氧化苯乙烯中的任意一种或者至少两种的组合，进一步优选为1,2环氧丙烷、1,2
‑
环氧乙烷、1,2
‑
环氧丁烷或氧化苯乙烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，以所述环氧单体的质量总和为100％计，所述其他环氧单体的质量百分含量为4～92％，进一步优选为6～88％；优选地，所述其他环氧单体的水分低于200ppm，进一步优选为低于100ppm。4.根据权利要求1～3任一项所述的高抗冲二氧化碳无规共聚物，其特征在于，所述催化剂包括三元稀土催化剂、有机羧酸锌催化剂、双金属氰化物催化剂或改性双金属氰化物催化剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述有机羧酸锌催化剂包括己二酸锌催化剂；优选地，以所述环氧单体的质量总和为100％计，所述催化剂的质量百分含量为0.005～1.8％，进一步优选为0.010～1.2％。5.根据权利要求1～4任一项所述的高抗冲二氧化碳无规共聚物，其特征在于，所述二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海波，王晋园，崔燕军，唐劲松，
申请(专利权)人：上海华峰新材料研发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：