本发明涉及一种温和条件下高效醇解聚碳酸酯的新方法及其催化剂，属于清洁催化与固废物回收利用领域。
技术背景
聚碳酸酯（pc），名为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯，又称双酚a（bpa）型聚碳酸酯，是分子主链中含有碳酸酯基的线型高分子化合物，具有良好的光学特性、力学性能、阻燃性能和耐高温性能。作为五大工程塑料之一，pc被广泛应用于建筑板材、医疗器械、航空航天、电子电器、光学透镜等领域，市场前景广阔。近年来，随着pc材料产销量的迅猛增加，所产生的废旧pc量也逐年扩增。由于其体积庞大，且在自然条件下难降解，从长远来看，不仅会对生态环境造成重要影响，而且还是巨大的资源浪费。因此，对于废旧pc材料的循环利用引起人们广泛关注。
传统回收废旧pc材料主要采用物理回收法，即经过熔融、提纯或改性等工艺过程以制备再生新材料，但是加工出来的新型塑料产品在机械与物理性能方面均有所降低。化学回收法作为一种替代策略，展现出很大发展潜力，即采用化学方法将废pc解聚成低分子量的化合物或单体bpa，通过精制后重新作为pc的原料或用于制备其它塑料产品，从而实现资源的循环利用。所述化学法主要包括热裂解、水解、氨解以及醇解等，其中，热裂解方法所得单体bpa选择性差，副产物较多；水解和氨解法通常在高温、高压条件下操作，需要无机强酸或强碱等催化剂，不仅腐蚀设备，同时还伴随有温室气体co2的排放。然而，采用醇解策略回收废旧pc材料，不仅可以高选择性制备单体bpa，同时还可以副产新型高附加值化工产品（有机碳酸酯），体现出明显优势。
据报道，目前醇解pc所用催化剂主要为无机强碱，催化剂与产品分离困难，不能有效回收并重复利用，且存在设备腐蚀、环境污染等弊端。离子液体由于具有蒸汽压低、稳定性高、溶解能力强、酸碱度及结构可调等独特的理化性质，其作为一种新型绿色溶剂与催化剂在很多领域已经得到广泛应用。截至目前，采用碱性离子液体催化pc醇解的研究已有报道。但是报道的离子液体通常由两步法合成，在涉及阴离子交换的过程中会引入大量盐和溶剂，其合成过程未能满足环境友好性。同时，离子液体合成原料成本高、合成过程往往需要长时间冷凝回流，造成离子液体价格昂贵，合成能耗高；更重要的是所报道离子液体催化剂用量比较大，反应条件苛刻，从催化工艺及造价方面均阻碍了其工业化进程。因此，对于醇解固废物pc材料而言，新型离子液体的设计开发应集中于选择安全且低廉的合成原料，简易的合成过程，并且实现低催化剂用量及温和条件下高效率催化醇解聚碳酸酯。将环境友好型离子液体作为pc醇解新型催化剂，实现离子液体重复利用，有利于克服传统工艺的弊端，显著改善设备腐蚀和污染问题，对实现废旧pc材料化学循环利用具有重要意义。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种催化剂合成简单、稳定性高、可重复利用，且能够在温和、低催化剂用量条件下高效、清洁醇解聚碳酸酯（pc）的方法。pc醇解反应方程式如下：
为解决上述技术问题，本发明提出一种温和条件下高效醇解聚碳酸酯的离子液体催化剂，所述离子液体催化剂采用一步酸碱中和法合成，由dbu阳离子与不同取代基咪唑阴离子构成，结构通式如下：
本发明提出了一种温和条件下高效醇解聚碳酸酯的方法，该方法包含以下步骤：
（1）取反应物pc、反应物醇和离子液体催化剂依次加入反应器，pc和醇的摩尔比为1：2~8，离子液体占反应物（pc+醇）的摩尔含量为0.3~10mol%；
（2）将反应体系油浴加热至50~120℃，保持0.5~5h；
（3）反应结束后，冰水浴将反应器降至室温，过滤，滤饼经洗涤干燥后称重，计算pc转化率；
（4）取滤液，经减压旋蒸分离出过量醇和副产物碳酸酯，加入乙醚和水分别萃取产品bpa和离子液体，上层乙醚相经减压旋蒸得到高纯产品bpa，并计算产品bpa收率；下层水相经减压旋蒸、真空干燥回收离子液体，测试其重复使用性能。
作为本发明的进一步优化，所述步骤（1）离子液体结构为[hdbu][2-nitrim]:r1=r2=h,r3=no2,[hdbu][im]:r1=r2=r3=h,[hdbu][2-phim]:r1=r2=h,r3=ph或[hdbu][4-meim]:r1=r3=h,r2=ch3中的一种或任意两种的混合物。
作为本发明的进一步优化，所述步骤（1）反应物pc和醇摩尔比为1：4~6，离子液体占反应物摩尔含量为0.8~4mol%。
作为本发明的进一步优化，所述步骤（2）反应温度为50~70℃，反应时间为1~4h。
作为本发明的进一步优化，所述步骤（1）反应物醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇中的一种。
作为本发明的进一步优化，所述步骤（1）反应物醇为甲醇。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提出的温和条件下高效醇解聚碳酸酯的催化剂为dbu质子型离子液体，该催化剂简单易得，在室温、无溶剂条件经过一步中和反应即可制备；以dbu质子型离子液体为催化剂应用于pc醇解反应中，反应条件更温和、催化剂用量少且催化效率高；经过萃取过程即可实现产品分离和离子液体再生，易于实现离子液体的循环利用。与传统方法相比，克服了反应在强酸、强碱条件下进行，显著改善了设备腐蚀和废水排放问题；选用dbu质子型离子液体为催化剂，其用量少，催化活性及催化效率都得到明显提高，使反应条件更温和，降低了能耗；反应体系可避免额外有机溶剂对pc的溶解，简化操作过程；而且离子液体具有较好的循环可利用性，是一种环境友好型生产工艺，具有良好的工业应用前景。
具体实施方式
本发明将结合具体实施方式作进一步详细的说明，以下实施例只用于说明本发明，并不是本发明的限定。
实施例1
取反应物pc和甲醇、催化剂[hdbu][im]依次加入带有搅拌和温度计的不锈钢高压反应釜，其中，pc15.7mmol(4.0g)，pc和甲醇摩尔比为1：5，[hdbu][im]占反应物摩尔含量为3.4mol%；将反应体系油浴加热至50oc，保持4h；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，反应液经过滤、洗涤和萃取步骤，制得纯品bpa，计算得pc转化率为100%，bpa收率为96%。
实施例2
取反应物pc和甲醇、催化剂[hdbu][im]依次加入带有搅拌和温度计的不锈钢高压反应釜，其中，pc15.7mmol(4.0g)，pc和甲醇摩尔比为1：5，[hdbu][im]占反应物摩尔含量为1.7mol%；将反应体系油浴加热至70oc，保持2h；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，反应液经过滤、洗涤和萃取步骤，制得纯品bpa，计算得pc转化率为100%，bpa收率为98.4%。
实施例3
取反应物pc和甲醇、催化剂[hdbu][im]依次加入带有搅拌和温度计的不锈钢高压反应釜，其中，pc15.7mmol(4.0g)，pc和甲醇摩尔比为1：5，[hdbu][im]占反应物摩尔含量为0.8mol%；将反应体系油浴加热至80oc，保持1h；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，反应液经过滤、洗涤和萃取步骤，制得纯品bpa，计算得pc转化率为100%，bpa收率为94.3%。
实施例4
取反应物pc和甲醇、催化剂[hdbu][2-meim]依次加入带有搅拌和温度计的不锈钢高压反应釜，其中，pc15.7mmol(4.0g)，pc和甲醇摩尔比为1：5，[hdbu][2-meim]占反应物摩尔含量为1.7mol%；将反应体系油浴加热至70oc，保持1.5h；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，反应液经过滤、洗涤和萃取步骤，制得纯品bpa，计算得pc转化率为100%，bpa收率为92.1%。
实施例5
取反应物pc和甲醇、催化剂[hdbu][2-phim]依次加入带有搅拌和温度计的不锈钢高压反应釜，其中，pc15.7mmol(4.0g)，pc和甲醇摩尔比为1：5，[hdbu][2-phim]占反应物摩尔含量为1.7mol%；将反应体系油浴加热至70oc，保持1h；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，反应液经过滤、洗涤和萃取步骤，制得纯品bpa，计算得pc转化率为99.0%，bpa收率为93.5%。
实施例6
取反应物pc和甲醇、催化剂[hdbu][2-iprim]依次加入带有搅拌和温度计的不锈钢高压反应釜，其中，pc15.7mmol(4.0g)，pc和甲醇摩尔比为1：5，[hdbu][2-iprim]占反应物摩尔含量为1.7mol%；将反应体系油浴加热至70oc，保持2h；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，反应液经过滤、洗涤和萃取步骤，制得纯品bpa，计算得pc转化率为100%，bpa收率为97.8%。
实施例7
取反应物pc和甲醇、催化剂[hdbu][4-meim]依次加入带有搅拌和温度计的不锈钢高压反应釜，其中，pc15.7mmol(4.0g)，pc和甲醇摩尔比为1：5，[hdbu][4-meim]占反应物摩尔含量为1.7mol%；将反应体系油浴加热至70oc，保持1h；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，反应液经过滤、洗涤和萃取步骤，制得纯品bpa，计算得pc转化率为100%，bpa收率为94.0%。
实施例8-12
具体实验条件与步骤同实施例2，只是将甲醇分别改为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇，所得结果见表1。
实施例13-17
具体实验条件与步骤同实施例2，只是将催化剂[hdbu][im]改为实施例2中回收的离子液体，在相同条件下进行5次循环实验，所得结果见表2。
实施例18
以下表3将本发明所提出的新型dbu质子离子液体与文献报道系列催化剂进行对比，在催化反应条件及活性方面表现出明显优势。