【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚碳酸酯材料制备，具体涉及一种聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚碳酸酯具备优异的光学透明性、抗冲击韧性、尺寸稳定性以及耐蠕变等性能，用途广泛，但是双酚a型聚碳酸酯的主链内带有刚性的苯环以及易受到亲核试剂进攻的碳酸酯键，熔体黏度较大，加工流动性差，难以得到薄壁大尺寸的制品，且耐溶剂性、耐候性较差，在环境中容易发生应力开裂，限制了聚碳酸酯在某些特殊条件下的使用。聚硅氧烷无毒安全，对环境良好，柔性的硅氧烷长链和侧链甲基基团能够给聚合物带来优异的润滑防污、低温抗冲击和熔体流动性，可以有效弥补聚碳酸酯所存在的缺陷。
2、在很多情况下，采用光气法制造聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，虽然光气法制备的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷透明性、力学物性优异，然而，光气法需要使用毒性高的碳酰氯(光气)作为碳酸酯源，并且在反应中需要使用环境负担大的二氯甲烷作为溶剂，在后处理中需要使用大量的水，在经济方面、环境方面是不利的。
3、为了避免上述问题，研究了通过光气法以外的制造方法，例如熔融聚合法来制造聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物。然而，由于聚有机硅氧烷的溶解度参数为7.3cal1/2cm3/2，聚碳酸酯的溶解度参数为9.5cal1/2cm3/2，相差较大，属于热力学不相容体系，导致共聚体系发生微相分离，在熔融缩聚时，聚有机硅氧烷与其它单体(如碳酸酯单体)无法完全互溶，因此存在聚有机硅氧烷转化率不高(60～82％)的问题，不仅会影响共聚物的表面性能(如疏水性)和光学透明性(采用熔融酯交换法制备的聚碳酸
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚碳酸酯-聚有机硅氧烷(pc-pdms)共聚物及其制备方法和应用。本专利技术提供的方法具有较高的聚有机硅氧烷转化率，制备得到的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物分子量高、色差小，且具有较高的耐热温度。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下方案：
3、本专利技术提供了一种聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，包括聚碳酸酯嵌段和聚有机硅氧烷嵌段；所述聚碳酸酯嵌段具有式a所示结构的重复单元；所述聚有机硅氧烷嵌段具有式b所示结构的重复单元；
4、
5、式a中r1为碳数2～40的脂肪族烷撑基、碳数3～40的脂环式烷撑基或碳数6～20的羟基取代亚芳基；
6、式b中r2具有式1所示结构：
7、
8、式1中，n为5～60；m为1～20；a、a1、b和b1独立地为0或1；
9、r3～r6独立地为-h、碳数为1～6的烷基、碳数为1～6的烷氧基、碳数为6～12的芳基或碳数为6～10的芳烷基；
10、r7和r8独立地为碳数为6～20的亚芳基、碳数为1～10的直链烷撑基或烷基取代亚芳基；
11、r9和r10独立地为碳数为6～20的亚芳基、碳数为2～10的直链烷撑基、碳数为3～10的支链烷撑基或烷基取代亚芳基；
12、所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物的光透过率为50％以上。
13、优选的，所述r1为主链碳原子数为2～40的脂肪族烷撑基、主链碳原子数为3～40的脂环族烷撑基或主链碳原子数为6～20的羟基取代亚芳基。
14、优选的，所述聚有机硅氧烷嵌段的质量为所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物总质量的0.5～20％。
15、本专利技术提供了上述方案所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物的制备方法，包括以下步骤：
16、在保护气氛下，将碳酸二酯、二醇单体、共溶剂和催化剂混合，进行酯交换反应，得到聚碳酸预聚物；所述共溶剂的沸点为200～400℃；
17、所述二醇单体包括第一组分和第二组分，所述第一组分为芳香族双酚化合物和/或脂肪族二醇化合物，所述第二组分为聚有机硅氧烷；所述聚有机硅氧烷具有式2所示结构；
18、
19、将所述聚碳酸酯预聚物进行缩聚反应，得到所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物。
20、优选的，所述共溶剂包括环己基苯、异佛尔酮、环丁砜、n-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、2,2-二苯基丙烷、十二烷、十三烷、1-十二烯、1-十四烯、双环己烷、1,2,3-三溴丙烷、联苯、萘和α-甲基萘中的一种或几种。
21、优选的，所述酯交换反应包括：从160℃升温至180℃，保温1～3h，然后升温至210℃，保温1～3h。
22、优选的，所述缩聚反应包括：从210℃升温至275℃，同时减压至≤50pa，然后保温保压0.5～5h。
23、优选的，所述碳酸二酯包括碳酸二苯酯或碳酸二甲酯。
24、优选的，所述芳香族双酚化合物包括2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3-甲基环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷和1,1-双(4-羟基苯基)环十二烯中的一种或几种；
25、所述脂肪族二醇化合物包括异山梨醇、1,4-环己烷二甲醇、三环癸烷二甲醇、3,9-双(1,1-二甲基-2-羟基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇中的一种或几种。
26、本专利技术提供了上述方案所述的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物或者上述方案所述制备方法制备得到的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物在工程塑料中的应用。
27、本专利技术提供了一种聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，包括聚碳酸酯嵌段和聚有机硅氧烷嵌段；所述聚碳酸酯嵌段具有式a所示结构的重复单元；所述聚有机硅氧烷嵌段具有式b所示结构的重复单元；
28、
29、式a中r1为碳数2～40的脂肪族烷撑基、碳数3～40的脂环式烷撑基或碳数6～20的羟基取代亚芳基；
30、式b中r2具有式1所示结构：
31、
32、式1中，n为5～60；m为1～20；a、a1、b和b1独立地为0或1；
33、r3～r6独立地为-h、碳数为1～6的烷基、碳数为1～6的烷氧基、碳数为6～12的芳基或碳数为6～10的芳烷基；r7和r8独立地为碳数为6～20的亚芳基、碳数为1～10的直链烷撑基或烷基取代亚芳基；r9和r10独立地为碳数为6～20的亚芳基、碳数为2～10的直链烷撑基、碳数为3～10的支链烷撑基或烷基取代亚芳基；所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物的光透过率为50％以上。
34、聚有机硅氧烷转化率不高的原因为聚有机硅氧烷与碳酸二酯、其他的二醇单体的相容性不佳，因此，在反应过程中聚有机硅氧烷无法与其他单体充分接触而发生反应。本专利技术加入能够同时溶解聚有机硅氧烷与聚碳酸酯的高沸点溶剂，在熔融酯交换缩聚法中引入高沸点、改善聚有机硅氧烷与其他单体(芳香族双酚化合物和/或脂肪族二醇化合物以及碳酸二酯)的互本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，包括聚碳酸酯嵌段和聚有机硅氧烷嵌段；所述聚碳酸酯嵌段具有式A所示结构的重复单元；所述聚有机硅氧烷嵌段具有式B所示结构的重复单元；
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，其特征在于，所述R1为主链碳原子数为2～40的脂肪族烷撑基、主链碳原子数为3～40的脂环族烷撑基或主链碳原子数为6～20的羟基取代亚芳基。
3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，其特征在于，所述聚有机硅氧烷嵌段的质量为所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物总质量的0.5～20％。
4.权利要求1～3任意一项所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述共溶剂包括环己基苯、异佛尔酮、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、2,2-二苯基丙烷、十二烷、十三烷、1-十二烯、1-十四烯、双环己烷、1,2,3-三溴丙烷、联苯、萘和α-甲基萘中的一种或几种。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述酯交换反应包括：从160℃升温
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述缩聚反应包括：从210℃升温至275℃，同时减压至≤50Pa，然后保温保压0.5～5h。
8.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸二酯包括碳酸二苯酯或碳酸二甲酯。
9.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述芳香族双酚化合物包括2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3-甲基环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷和1,1-双(4-羟基苯基)环十二烯中的一种或几种；
10.权利要求1～3任意一项所述的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物或者权利要求4～9任意一项所述制备方法制备得到的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物在工程塑料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，包括聚碳酸酯嵌段和聚有机硅氧烷嵌段；所述聚碳酸酯嵌段具有式a所示结构的重复单元；所述聚有机硅氧烷嵌段具有式b所示结构的重复单元；
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，其特征在于，所述r1为主链碳原子数为2～40的脂肪族烷撑基、主链碳原子数为3～40的脂环族烷撑基或主链碳原子数为6～20的羟基取代亚芳基。
3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物，其特征在于，所述聚有机硅氧烷嵌段的质量为所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物总质量的0.5～20％。
4.权利要求1～3任意一项所述聚碳酸酯-聚有机硅氧烷共聚物的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述共溶剂包括环己基苯、异佛尔酮、环丁砜、n-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、2,2-二苯基丙烷、十二烷、十三烷、1-十二烯、1-十四烯、双环己烷、1,2,3-三溴丙烷、联苯、萘和α-甲基萘中的一种或几种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴国章，王辉，王新宇，王进森，张洁，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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