聚碳酸丙撑酯（PPC）化学改性研究【文献综述】

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1、毕业论文文献综述高分子材料与工程聚碳酸丙撑酯（PPC）化学改性研究聚丙烯碳酸酯（PPC）是通过二氧化碳和环氧丙烷为单体进行共聚合得到的一种脂肪族聚碳酸酯（APC）。自1969年INOUE等用ZnEt2/H2O混合物作催化剂合成APC以来，各国研究者对APC的生产工艺和催化体系以及产品性能进行了大量研究。[1]1994年，美国已有二氧化碳共聚物的商品出售，其产品主要在美国和日本销售，用于新鲜牛羊肉的低温保鲜；俄罗斯曾建30t/a规模的APC生产线；韩国浦项制铁集团公司于2002年拟建3kt/a的APC生产线。由于APC本身加工性能需要改善，它不能单独作为材

2、料使用，需要与其他材料混合使用，另外，其生产成本也高，因此，在国外其产业化进程较缓慢。自20世纪80年代后期以来，我国对APC和PPC的研究十分活跃，田杰生等开展了对二氧化碳与环氧化合物的共聚合、催化剂活性对共聚合的影响以及反应机理的研究；高平等开展了二氧化碳与环氧丙烷共聚稀土改性羧酸锌催化剂，新的催化剂具有较高的聚合催化活性和稳定性；TAN等10多年来相继开展了以二氧化碳与不同的环氧化合物反应的研究，使聚合物相对分子质量达3*105以上，碳酸酯的质量分数超过90%，而且碳酸酯热稳定性好、机械强度高。中国科学院长春应化所从1993年开始展开了可降解的二氧

3、化碳聚合物的合成及加工研究，2001年与蒙西高新技术集团合作建成了生产能力达3kt/a的APC生产线，2004年通过了国家科学院高技术局组织的专家验收。[14]由此可见将CO2用作聚合单体与环氧化物交替共聚合成可生物降解的脂肪族聚碳酸酯是近10多年来学术界和工业界极为关注的科技前沿问题。二氧化碳价格低廉、无毒、无害、不燃，同时又是温室效应的主要来源，用二氧化碳与环氧丙烷合成PPC为生物可降解高分子材料，既固定了二氧化碳，又不产生污染，因此，PPC是一种双绿色材料，它是具有广泛用途的工程塑料，可用于生产一次性医用材料、一次性餐具用品、农用塑料地膜和板材等。

4、[2]此外，PPC具有韧性和化学透明性的优点使其在制作小巧的光盘、军用防护物及子弹防护窗等方面有着广泛的用途。因此这一研究不但可直接减少CO2对环境的危害，又可合理利用这一“废弃”2碳源制造新材料。这一聚合过程是环境友好的且符合原子经济概念的绿色化学过程。当前，世界生物分解塑料产业年产3000万吨，仅次于聚烯烃的1亿吨。[3]而社会对无污染的环保型塑料的强劲需求使CO2塑料具有非常广泛的应用前景。利用二氧化碳和环氧化合物共聚合生成PPC的关键技术是催化剂体系的研究开发，目前，催化CO2/环氧化物共聚的催化剂主要有：二乙基锌/稀土催化体系、金属羧酸盐体系、

5、酚基金属催化剂、金属-二亚胺配合物[5]及水杨醛亚胺金属体系[6]。其中稀土/二乙基锌体系和金属羧酸盐体系可催化CO2/PO制备得到高分子量的高CO2固定率的可降解聚碳酸酯（数均分子量5-15万，碳酸酯链节含量>92mol%）。然而稀土催化体系对空气及水分极为敏感，聚合活性很低，经长时间共聚才能达120g聚合物/g催化剂；而金属羧酸盐虽容易制备，但其催化活性也很低，一般聚合40h以上，聚合物产率才能达到80g聚合物/g催化剂。[7]而大部分的均相催化体系，如金属-二亚胺配合物[5]及水杨醛亚胺金属体系[6]，虽然可在温和条件下（室温低压）高产率得到高交替

6、度的聚碳酸酯，然而所得聚合物数均分子量也不高，一般也小于5万。另外均相催化剂本身合成困难、合成步骤多、成本高，同时也很难从聚合体系中分离。这些因素使得均相催化剂至今仍局限于理论研究。多金属氰化络合物催化剂，一般由钴（铁）氰化钾和卤化锌在水/醇混合溶剂中制得，制备方法简单，对水和空气不敏感；对CO2/环氧化物共聚具有极高的催化效率，可在较短时间内（一般8~10h）高产率得到聚碳酸酯，因而极具研究价值和工业化前景。近年研究结果表明该催化剂催化CO2/环氧化物共聚效率可达1-10kg聚合物/g催化剂，为目前本领域报道的效率最高的非均相催化剂。[9]然而，该体系

7、尚有明显不足，有的共聚体系合成得到的产物分子量较低，因而所得的产物不能直接作为材料使用。另外，CO2共聚物分子间作用力弱，也很难单独作为材料使用。目前主要从以下途径合成CO2共聚物：一是合成低分子量CO2共聚物，在进行扩链反应；另一将CO2共聚物与其它可降解塑料共混。参考文献[1]张敏,陈立班等.二氧化碳与环氧化物共聚催化剂[J].高分子学报,2002,6:391-395.[2]张乃荣,王鲜红等.带双键侧链的二氧化碳三元共聚物的合成及性能研究[J].高分子学报,2005,4:571-573.[3]郭锦棠,王新英,杨俊红等.CO2与缩水甘油醚类单体共聚物的

8、合成及表征[J].2化学通报,2002,3:165-168.[4]美国陶氏公司.