本發(fā)明涉及抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物及其制備方法，屬于高分子聚碳酸酯。

背景技術(shù)：

1、異山梨醇是由山梨醇通過(guò)分子內(nèi)二次脫水獲得的生物基化工原料，同時(shí)它具有來(lái)源廣泛、綠色環(huán)保且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在食品、醫(yī)藥、精細(xì)化工、化工中間體和高分子材料等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。在合成聚碳酸酯時(shí)將其作為共聚單體，能夠改善聚合物的光學(xué)透明性和抗沖擊性能等。

2、不論是異山梨醇型聚碳酸酯還是其它類型的聚碳酸酯，由于uv輻射導(dǎo)致聚碳酸酯的鏈斷裂加速，這些聚合物在紫外線或戶外陽(yáng)光下長(zhǎng)期照射下易變色、降解，導(dǎo)致絕緣性、強(qiáng)度等物化性能指標(biāo)大幅度下降，對(duì)材料的力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，不能滿足相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的要求。

3、申請(qǐng)?zhí)枮?02311555887.6的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種高端光學(xué)鏡頭專用生物基聚碳酸酯材料及其制備方法，將異山梨醇型聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化鑭、納米氧化鋅、納米二氧化硅、交聯(lián)劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和抗氧劑共混，擠出造粒，從而得到較高的折射率、透光率的生物基聚碳酸酯材料。

4、申請(qǐng)?zhí)枮?02010373339.1的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種通過(guò)將異山梨醇型聚碳酸酯、聚甲基丙烯甲酯、納米二氧化硅、交聯(lián)劑、紫外吸收劑uv234等按照一定比例在攪拌條件下進(jìn)行共混，從而制得具有一定抗紫外性能的生物基聚碳酸酯。

5、但是，上述方法只是將少量紫外吸收劑作為添加劑，只能稍微提高聚合物的抗紫外性能，不能滿足相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗uv性(即抗紫外性)異山梨醇型聚碳酸酯共聚物。

2、本發(fā)明抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物，其聚合單體包括異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯，且異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯的摩爾比為0.5～0.9:0.1～0.5:1。

3、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯的摩爾比為0.7:0.3:1。

4、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，碳酸二酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二己酯、碳酸二辛酯、碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸二萘酯中的至少一種。在一些具體實(shí)施方式中，碳酸二酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯中的至少一種。在一個(gè)具體實(shí)施例中，碳酸二酯為碳酸二甲酯。

5、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，含羥基的三嗪類化合物為(9ci)-1,2,3,6-四氫-1,3-二羥基-2,4-二甲基-1,3,5-三嗪。

6、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，該抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的數(shù)均分子量為2×104～5×104。在一些具體實(shí)施方式中，抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的數(shù)均分子量為3×104～4×104。

7、本發(fā)明解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供本發(fā)明所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的制備方法。

8、本發(fā)明抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的制備方法，包括以下步驟：

9、1)酯交換反應(yīng)：將異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物、碳酸二酯及催化劑混合，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行酯交換反應(yīng)；

10、2)縮聚反應(yīng)：當(dāng)酯交換反應(yīng)的酯化率為90％以上時(shí)，升溫進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物。

11、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述催化劑為金屬氫氧化物、金屬氧化物、金屬氫化物、金屬乙酰丙酮配合物、烷氧基金屬化合物、金屬碳酸氫鹽、金屬鏈烷酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磷酸氫鹽、鈦有機(jī)化合物、錫有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、有機(jī)胺類和金屬鹵化物中至少一種。在一些具體實(shí)施方式中，所述催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、氫化鋰、氫化鈣、乙酰丙酮鋰、乙酰丙酮鈉、乙酰丙酮鉀、乙酰丙酮鎂、乙酰丙酮鋅、乙酰丙酮鈣、四乙氧基鈦、鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯、二丁基氧化錫、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、甲氧基鉀、甲氧基鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰、碳酸銫、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、磷酸、磷酸鈉、磷酸氫鈉、乙酸、對(duì)甲苯磺酸、間甲苯磺酸、苯磺酸、三甲胺、三乙胺、二甲氨基吡啶、醋酸鉀、醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鋅、醋酸鎂、醋酸錳、硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、硬脂酸鉀、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、氯化鈉、氯化鋰、氯化鉀、氯化銫中的至少一種。在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述催化劑為乙酰丙酮鋰。

12、在一些具體實(shí)施方式中，催化劑用量為碳酸二酯的物質(zhì)的量的0.05％～0.5％，優(yōu)選催化劑用量為碳酸二酯的物質(zhì)的量的0.1％。

13、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，步驟1)中，酯交換反應(yīng)的壓力為0.01～0.06mpa，反應(yīng)溫度為180～210℃，反應(yīng)時(shí)間為3～4h；步驟2)中，縮聚反應(yīng)的壓力為80～140pa，反應(yīng)溫度為210～250℃，反應(yīng)時(shí)間為2～3h。

14、在一個(gè)具體實(shí)施方式中，步驟1)中，酯交換反應(yīng)的反應(yīng)溫度為190℃，反應(yīng)時(shí)間為3h；步驟2)中，縮聚反應(yīng)的壓力為100pa，反應(yīng)溫度為220℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。在一個(gè)具體實(shí)施例中，步驟1)中，酯交換反應(yīng)具體為：升溫到190℃在0.06mpa下反應(yīng)1h，隨后調(diào)至0.04mpa反應(yīng)1h，最后調(diào)至0.01mpa反應(yīng)1h。

15、本發(fā)明還提供一種抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯材料。

16、本發(fā)明抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯材料，包括抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物和助劑，其中，以抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯材料的重量為100％計(jì)，抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物重量百分比為90％以上。

17、本領(lǐng)域常用的助劑均適用于本發(fā)明，在一些具體實(shí)施方式中，所述助劑為抗靜電劑、抗滴落劑、抗氧化劑中的至少一種。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

19、本發(fā)明通過(guò)異山梨醇和含羥基的三嗪類化合物作為多元醇，與碳酸二酯進(jìn)行共聚，獲得高效抗uv性生物基聚碳酸酯，該聚碳酸酯抗uv、熱穩(wěn)定性、抗老化性等性能得到明顯提升。本發(fā)明抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯的制備方法，其反應(yīng)原料來(lái)源廣泛，且反應(yīng)過(guò)程綠色環(huán)保，值得大量推廣應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物，其特征在于：該共聚物的聚合單體包括異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯，且異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯的摩爾比為0.5～0.9:0.1～0.5:1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物，其特征在于：異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯的摩爾比為0.7:0.3:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物，其特征在于：碳酸二酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二己酯、碳酸二辛酯、碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸二萘酯中的至少一種，含羥基的三嗪類化合物為(9ci)-1,2,3,6-四氫-1,3-二羥基-2,4-二甲基-1,3,5-三嗪；優(yōu)選碳酸二酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯中的至少一種；更優(yōu)選碳酸二酯為碳酸二甲酯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物，其特征在于：該共聚物的數(shù)均分子量為2×104～5×104，優(yōu)選該共聚物的數(shù)均分子量為3×104～4×104。

5.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的制備方法，其特征在于：所述催化劑為金屬氫氧化物、金屬氧化物、金屬氫化物、金屬乙酰丙酮配合物、烷氧基金屬化合物、金屬碳酸氫鹽、金屬鏈烷酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磷酸氫鹽、鈦有機(jī)化合物、錫有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、有機(jī)胺類和金屬鹵化物中至少一種；優(yōu)選所述催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣、氫化鋰、氫化鈣、乙酰丙酮鋰、乙酰丙酮鈉、乙酰丙酮鉀、乙酰丙酮鎂、乙酰丙酮鋅、乙酰丙酮鈣、四乙氧基鈦、鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯、二丁基氧化錫、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、甲氧基鉀、甲氧基鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰、碳酸銫、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、磷酸、磷酸鈉、磷酸氫鈉、乙酸、對(duì)甲苯磺酸、間甲苯磺酸、苯磺酸、三甲胺、三乙胺、二甲氨基吡啶、醋酸鉀、醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鋅、醋酸鎂、醋酸錳、硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、硬脂酸鉀、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、氯化鈉、氯化鋰、氯化鉀、氯化銫中的至少一種，更優(yōu)選所述催化劑為乙酰丙酮鋰。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的制備方法，其特征在于：催化劑用量為碳酸二酯的物質(zhì)的量的0.05％～0.5％，優(yōu)選催化劑用量為碳酸二酯的物質(zhì)的量的0.1％。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物的制備方法，其特征在于：步驟1)中，酯交換反應(yīng)的壓力為0.01～0.06mpa，反應(yīng)溫度為180～210℃，反應(yīng)時(shí)間為3～4h；步驟2)中，縮聚反應(yīng)的壓力為80～140pa，反應(yīng)溫度為210～250℃，反應(yīng)時(shí)間為2～3h；優(yōu)選步驟1)中，酯交換反應(yīng)的反應(yīng)溫度為190℃，反應(yīng)時(shí)間為3h；步驟2)中，縮聚反應(yīng)的壓力為100pa，反應(yīng)溫度為220℃，反應(yīng)時(shí)間為2h；更優(yōu)選步驟1)中，酯交換反應(yīng)具體為：升溫到190℃在0.06mpa下反應(yīng)1h，隨后調(diào)至0.04mpa反應(yīng)1h，最后調(diào)至0.01mpa反應(yīng)1h。

9.抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯材料，其特征在于：包括權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物和助劑，其中，抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物重量百分比為90％以上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗uv性異山梨醇型聚碳酸酯材料，其特征在于：所述助劑為抗靜電劑、抗滴落劑、抗氧化劑中的至少一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及抗UV性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物及其制備方法，屬于高分子聚碳酸酯技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗UV性異山梨醇型聚碳酸酯共聚物。該共聚物的聚合單體包括異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯，且異山梨醇、含羥基的三嗪類化合物和碳酸二酯的摩爾比為0.9～0.5:0.1～0.5:1。本發(fā)明通過(guò)異山梨醇和含羥基的三嗪類化合物作為多元醇，與碳酸二酯進(jìn)行共聚，獲得高效抗UV性生物基聚碳酸酯，該聚碳酸酯抗UV、熱穩(wěn)定性、抗老化性等性能得到明顯提升。本發(fā)明抗UV性異山梨醇型聚碳酸酯的制備方法，其反應(yīng)原料來(lái)源廣泛，且反應(yīng)過(guò)程綠色環(huán)保，值得大量推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘家春,譚鈺鳳,譚珍珍,吳芳,蒲澤軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川輕化工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6