离子液体/氮杂环卡宾催化2-甲基氮丙啶与二氧化碳的共聚

摘要

合成二氧化碳基高分子材料不仅能替代原油资源、缓解资源短缺的压力,还能减轻二氧化碳过度排放所造成的环境问题。其中,二氧化碳基聚氨酯的合成发展缓慢,仍需进一步研究探索。
　　 我们从寻找更合适的高效催化剂出发,研究离子液体催化二氧化碳与2.甲基氮丙啶共聚合成脂肪族聚氨酯。研究发现,由于咪唑阳离子的氢键供给能力更强,咪唑类离子液体较吡啶类离子液体更有利于两者共聚,催化共聚产率较高;使用阴、阳离子不同的眯唑类离子液体进行催化共聚反应,产物的氨基甲酸酯含量和分子量得到不同程度的提高,随着阴离子氢键接受能力及亲核性增强,或阳离子取代基烷基链增长及取代基数目增多,共聚中二氧化碳插入量增大;随后通过对氨基甲酸酯含量与分子量的调节,得到了一系列LCST和热分解温度不同的共聚产物,其中,[BMMim]C1催化所得产物聚氨酯的LCST降低至35℃,而[BMMim]C1-DMF催化所得共聚物的热分解温度提高至250.1℃。
　　 除此之外,初步探索了氮杂环卡宾催化该共聚反应的可行性。以IMes为例,研究发现,IMes对聚合反应有一定催化活性,提高了聚合反应产率,同时增加了共聚中二氧化碳插入量,但是分子量并没有得到明显地提高。进一步对IMes催化共聚的反应条件(反应温度、压力、时间)进行了研究,总体而言,100℃,10MPa,24h为IMes催化共聚的最佳反应条件。
　　 聚合物结构采用核磁(NMR)、红外(IR)、元素分析(EA)进行表征;分子量用动态光散射(MALLS)测定;热分解温度用热重分析(TG)表征。