一种阻燃型聚碳酸亚丙酯及其制备方法和应用

本申请属于阻燃材料，具体涉及一种阻燃型聚碳酸亚丙酯及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代工业的飞速发展，大量化石燃料的燃烧导致大气中co2含量逐年攀升，引发了全球气候变暖、海平面上升、极端天气频发等一系列严重的环境问题。同时co2也是一种重要的碳资源，因而将二氧化碳通过化学转化制备高附加值化工产品，是降低大气中二氧化碳含量的重要途径之一。

2、相关技术中，将co2和环氧丙烷(po)共聚制备出具有良好的氧阻隔性、生物相容性且可生物降解的聚碳酸亚丙酯(ppc)，不仅实现了对co2的资源化利用，还缓解了日益严重的白色污染问题。然而，脂肪族聚碳酸酯具有高度可燃性，且在燃烧时大量放热并伴有滴落物，极易引发火灾。

3、目前，可以通过引入含卤第三单体来制备具有阻燃功能的ppc。比如申请号为cn202211442830.0的专利申请公开了一种阻燃型二氧化碳基聚碳酸酯及其制备方法，其在co2和po的聚合反应中，加入了具有阻燃性的功能性单体氯桥酸酐，合成了阻燃型聚碳酸亚丙酯。但是，引入含卤第三单体制备的阻燃型ppc，在燃烧时会生成有毒且具腐蚀性的卤化氢气体，危害环境和人体健康。

技术实现思路

1、本申请提供一种阻燃型聚碳酸亚丙酯及其制备方法和应用，旨在解决现有的阻燃型聚碳酸亚丙酯在燃烧时会生成有毒且具腐蚀性的卤化氢气体，危害环境和人体健康的问题。

2、为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现。

3、本申请提供一种阻燃型聚碳酸亚丙酯，其化学结构如式(1)所示：

4、

5、其中，n为正整数，149≤n≤216。

6、本申请还提供了上述阻燃型聚碳酸亚丙酯的制备方法，包括：

7、在压力为1-4mpa的co2气氛中，使阻燃单体与环氧化物在催化剂作用下发生反应；

8、从上一步产物中收集阻燃型聚碳酸亚丙酯；

9、其中，所述阻燃单体，其化学结构如式(2)所示：

10、

11、在一些实施方案中，所述环氧化物为环氧丙烷、环氧丁烷、环氧己烷或环氧环己烷中的任意一种或多种的混合物。

12、在一些实施方案中，所述催化剂为salen钴配合物、金属羧酸盐、金属卟啉类、双金属氰化物中的任意一种。

13、在一些实施方案中，所述环氧化物与所述阻燃单体的摩尔比为100:(1～5)。

14、在一些实施方案中，所述催化剂和所述阻燃单体的摩尔比为(1～5):1000。

15、在一些实施方案中，发生反应时的温度为60～90℃，时间为12～28h。

16、在一些实施方案中，所述co2的压力为3-4mpa。

17、在一些实施方案中，所述从上一步产物中收集阻燃型聚碳酸亚丙酯，包括：

18、将反应产物溶于氯仿，依次用5％的hcl溶液、去离子水进行洗涤，反复3-5次，再依次进行蒸馏、浓缩、甲醇沉淀，得到阻燃型聚碳酸亚丙酯。

19、上述阻燃型聚碳酸亚丙酯以及上述制备方法制备的阻燃型聚碳酸亚丙酯在阻燃材料中的应用。

20、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

21、本申请的阻燃型聚碳酸亚丙酯，通过含有dopo和环状酸酐的阻燃单体与co2和po进行三元共聚而制备，一方面具有良好的阻燃性，其分子结构中不含卤素、可生物降解，其燃烧时不产生烟和有毒的腐蚀性气体，安全环保；另一方面阻燃型聚碳酸亚丙酯具有窄分子量分布，稳定性和一致性好。本申请的阻燃型聚碳酸亚丙酯具有良好的应用前景。

22、本申请的阻燃型聚碳酸亚丙酯的制备方法，能够在共聚反应中，使已经开环且具有活性的po更易于与体系中浓度较高的阻燃单体结合，使其快速的插入分子链中；而在阻燃单体插入浓度较低时，po会与co2结合。阻燃单体与co2交替竞争插入分子链，避免了环氧丙烷连续反应生成副产物环状碳酸脂，得到窄分子量分布的阻燃型聚碳酸亚丙酯，稳定性和一致性好。

技术特征：

1.一种阻燃型聚碳酸亚丙酯，其特征在于，其化学结构如式(1)所示：

2.一种根据权利要求1所述的阻燃型聚碳酸亚丙酯的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述环氧化物为环氧丙烷、环氧丁烷、环氧己烷或环氧环己烷中的任意一种或多种的混合物。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为salen钴配合物、金属羧酸盐、金属卟啉类、双金属氰化物中的任意一种。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述环氧化物与所述阻燃单体的摩尔比为100:(1～5)。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂和所述阻燃单体的摩尔比为(1～5):1000。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，发生反应时的温度为60～90℃，时间为12～28h。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述co2的压力为3-4mpa。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述从上一步产物中收集阻燃型聚碳酸亚丙酯，包括：

10.权利要求1所述的阻燃型聚碳酸亚丙酯以及权利要求2-9任一项所述的制备方法制备的阻燃型聚碳酸亚丙酯在阻燃材料中的应用。

技术总结
本申请属于阻燃材料技术领域，公开了一种阻燃型聚碳酸亚丙酯及其制备方法和应用。所述阻燃型聚碳酸亚丙酯的制备方法包括：在压力为1‑4Mpa的CO<subgt;2</subgt;气氛中，使阻燃单体与环氧化物在催化剂作用下发生反应；从上一步产物中收集阻燃型聚碳酸亚丙酯。本申请的阻燃型聚碳酸亚丙酯，通过含有DOPO和环状酸酐的阻燃单体与CO<subgt;2</subgt;和PO进行三元共聚而制备，一方面具有良好的阻燃性，其分子结构中不含卤素、可生物降解，其燃烧时不产生烟和有毒的腐蚀性气体，安全环保；另一方面阻燃型聚碳酸亚丙酯具有窄分子量分布，稳定性和一致性好；本申请的阻燃型聚碳酸亚丙酯具有良好的应用前景。

技术研发人员：刘芸,王文珍,李磊磊,司马文龙,范峥,夏力
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15