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聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC)是一种无色透明的无定形热塑型材料,属于五大工程塑料之一。具有优良的电绝缘性、耐热、抗冲击及耐化学腐蚀的特性。随着人们对绿色化学工艺和可持续发展的日益重视,PC的生产工艺也逐渐向着绿色合成化学方向发展。
本文研究了碳酸二甲酯(DMC)酯交换法催化合成PC中间体(DmC(1))的绿色合成路线。首先合成了一苯基氧化锡(PhSnO(OH))、二苯基氧化锡(Ph2SnO)、三苯基氧化锡(Ph3Sn(OH))、二苄基氧化锡(PhCH2)2SnO)、二叔丁基氧化锡(PhC(CH3)3)2SnO、二环己基氧化锡(C6H11)2SnO)以及环己基官能化的介孔MFI催化剂等七种催化剂。然后,通过FT-IR、XPS、TG对各种催化剂进行了表征。
考察了苯基锡类和二丁基氧化锡催化剂在敞口体系与密闭体系下DMC和双酚A(BPA)对反应的影响,同时对氢化双酚A(H-BPA)与DMC的反应也进行了探究,旨在研究催化剂结构与反应底物之间的关系。结果表明:敞口体系有利于反应副产物甲醇的脱除,促进平衡向生成DmC(1)方向移动。苯基锡类催化剂对BPA与DMC反应有很好的活性,但在H-BPA与DMC的反应中表现出很弱的催化活性。
分别从催化剂种类、反应温度、反应时间、催化剂用量、投料摩尔比等方面,对所有均相催化剂的催化性能进行了系统综合的考察。通过气相色谱结果分析得出:(C6H11)2SnO能有效抑制反应中的烷基化问题,使烷基化比例稳定在3%之下;同时BPA的转化率为71.03%、产物DmC(1)的选择性比例可以达到26.49%。在各类催化剂中(C6H11)2SnO表现出最优的催化活性。研究发现反应选择性和催化效率与催化剂空间位阻和活性中心Sn电负性高低有关。最后本课题还制备和表征了具有高比表面积和强水热稳定性的介孔MFI孔材料,通过内嫁接法将其与C6H11SnO杂化得到非均相催化剂。初步探究了其在不同反应温度下对DmC(1)合成的催化效果。