二氧化碳基聚合物的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

張立閣

【摘要】二氧化碳具有生物可降解性，它對(duì)生產(chǎn)降解塑料具有很大的作用，也對(duì)碳資源的利用有重大意義。本文介紹了我國(guó)二氧化碳基聚合物的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了氧化碳基聚合物的發(fā)展趨勢(shì)，最后提出了對(duì)我國(guó)二氧化碳基聚合物的發(fā)展進(jìn)程的建議。那就是提高研究的投入與政府的支持力度，構(gòu)建一支優(yōu)秀的生產(chǎn)科研隊(duì)伍。

【關(guān)鍵詞】二氧化碳；聚合物；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

二氧化碳作為一種重要的碳資源，受到了廣泛的關(guān)注。二氧化碳與環(huán)氧化物可以共聚制造有機(jī)高分子材料，其材料具有很多的獨(dú)特性能，此項(xiàng)研究受到了廣泛的關(guān)注。經(jīng)過(guò)多年研究與發(fā)展，二氧化碳基聚合物與生產(chǎn)已越來(lái)越成熟，并最賤的進(jìn)入了市場(chǎng)。通過(guò)讀二氧化碳基聚合物的研究和生產(chǎn)的進(jìn)展，未來(lái)的發(fā)展方向會(huì)越來(lái)越廣【1】。

一、二氧化碳的定義

二氧化碳和環(huán)氧化合物共聚生成的脂肪族聚碳酸醋不僅擁有光降解與生物降解性，同時(shí)還擁有阻隔氧氣和水的特征，它具有很好的物理改性和化學(xué)修飾的特點(diǎn)可當(dāng)做是生物降解復(fù)合材料、一次性醫(yī)藥與食品包裝材料、工程塑料的無(wú)污染材料與膠茹劑等。這種二氧化碳的特性不但能把工業(yè)廢氣二氧化碳制成對(duì)環(huán)境優(yōu)化的可降解塑料，同時(shí)還避免了傳統(tǒng)塑料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的又一次污染。它的產(chǎn)生，不但能減少溫室氣體的排放，而且還能在一定的基礎(chǔ)上對(duì)石油資源做一個(gè)補(bǔ)充。所以，二氧化碳和環(huán)氧化物利用共聚反應(yīng)產(chǎn)生脂肪族聚碳酸醋，所以人們一直對(duì)二氧化碳制備的高分子聚合物進(jìn)行的關(guān)注。

二、二氧化碳的發(fā)展前景

降解塑料主要分成包裝和農(nóng)業(yè)地膜、環(huán)境保護(hù)材料與身體功能材料三大類。一次性購(gòu)物袋、包裝和農(nóng)業(yè)地膜包括垃圾袋、包裝薄膜和農(nóng)業(yè)地膜等，環(huán)境保護(hù)材料包括水產(chǎn)用材料、家用薄膜、建筑用膜以及文體用品等，身體功能資料包含外科用棉、醫(yī)療用手術(shù)縫合線以及醫(yī)用薄膜等。意外技術(shù)與成本問(wèn)題，現(xiàn)在主要是由利用傳統(tǒng)的石油基塑料。

三、二氧化碳基聚合物的研究進(jìn)展

由于二氧化碳的活性比較低，動(dòng)力學(xué)較穩(wěn)定，活化難度比較大，所以二氧化碳基聚合物的主要研究聚合催化劑的合成和表面特征，包含對(duì)新型催化劑的開發(fā)與傳統(tǒng)催化劑的改進(jìn)等。

1.對(duì)傳統(tǒng)催化劑的改進(jìn)

傳統(tǒng)的二氧化碳聚合催化劑主要包括二乙基鋅一水體系、稀土體系、雙金屬體系以及羧酸鋅體系等。最為經(jīng)典的二氧化碳聚合催化劑是二乙基鋅一水，早期的二氧化碳聚合催化劑大多數(shù)屬于本體系。本類體系的催化劑活性比較低，研究的前期都進(jìn)行了不少的相關(guān)調(diào)查，由于進(jìn)展的程度有限，目前的研究較少。有一種較好的二氧化碳聚合催化劑是稀土體系，稀土配位催化劑可以催化二氧化碳和PO共聚。經(jīng)典的二氧化碳是雙金屬體系，研究發(fā)現(xiàn)雙金屬氰絡(luò)合物可以用來(lái)合成二氧化碳基聚合物，但是生成物中的碳酸酯鏈節(jié)含量較低，只在百分之五到百分之十五之間【2】。

2.開發(fā)新型的催化劑

近幾年以來(lái)，高位阻催化體系的開發(fā)逐漸受到廣泛的關(guān)注，這類催化劑它具備較高的位阻，選擇性比較好以及催化效率較高。在1998年，曾制作的西佛堿配位鋅型催化劑，對(duì)二氧化碳同氧化環(huán)己烯共聚獲得了很好的效果，最高的催化效率達(dá)到了494mol氧化環(huán)乙烯/molZn。在2003年曾將其改成兩邊提供非對(duì)稱結(jié)構(gòu)不一致的位阻基團(tuán)，制造出新型的高位阻催化劑，反應(yīng)10分鐘的催化效率達(dá)到382mol氧化環(huán)乙烯/molZn?？梢岳么蠓肿渔溙娲杀据^高的2，6-二異丙基苯基當(dāng)位阻來(lái)源，制造高分子的β-二亞胺基鋅；同時(shí)還制造了用α-二亞胺同鋅配位的催化劑，都與二氧化碳同氧化環(huán)己烯成功共聚。

另外一種重要的高效催化劑是以Cr作為活性中心制造的手性催化體系，利用二氧化碳同氧化環(huán)己烯共聚，和二亞胺類催化劑相比較，本體系的制備條件比較溫和，對(duì)水分不敏感。用Co當(dāng)做活性中心具有選擇性的高位阻催化劑，催化二氧化碳同環(huán)氧丙烷共聚時(shí)，無(wú)副產(chǎn)物環(huán)狀碳酸酯的生成。

四、目前二氧化碳聚合催化劑的發(fā)展

二氧化碳是一種比較穩(wěn)定的化合物，它的熱力學(xué)穩(wěn)定性很高，因此可活化二氧化碳的催化劑是主要條件。初始，二氧化碳和環(huán)氧丙烷在二乙基鋅-水（同比例1：1）催化下生成共聚反應(yīng)，最后產(chǎn)生聚碳酸酯，但催化效率較低，每一克催化劑只能生成1.4-13.4g的聚合物。后來(lái)，經(jīng)過(guò)社會(huì)的發(fā)展與科研人員的不斷研究下，運(yùn)用多樣二氧化碳共聚的催化劑，并取得了很大的進(jìn)步。

鉻催化劑、鋅類催化劑、六氰基鐵-二氯化鋅-水、鋁鹽類催化劑以及稀土催化劑構(gòu)成的一系列新型催化劑體系是二氧化碳共聚的主要催化體系。其中雙亞胺型鋅配合物催化劑、鋅類催化劑包括梭酸鋅催化劑等；SalenCr（III）催化劑、鉻催化劑包括葉琳鉻催化劑等。鋅類催化劑是研究中發(fā)現(xiàn)催化活性最高的一種催化劑，也是現(xiàn)在專研最徹底、最多的催化劑。

五、二氧化碳及聚合物的發(fā)展新動(dòng)向

1.當(dāng)作催化劑

二氧化碳與環(huán)氧化物共聚的催化體系中，主要用來(lái)提供活性中心是有機(jī)金屬化合物，在進(jìn)行催化的時(shí)起著主要作用，因此助催化劑對(duì)催化效率有著很大地影響力?，F(xiàn)在，對(duì)助催化劑的專研，獲得了一些良好的效果。在以后助催化劑會(huì)在共聚中起到越來(lái)越重要的作用。尤其是現(xiàn)在催化效率僅為102g/g的時(shí)候段，利用其他的相關(guān)領(lǐng)域比如對(duì)聚乙烯的專研成果，尋找新型的助催化劑，極大的提高了共聚的催化效率【3】。

2.共聚單體的反應(yīng)

由于二氧化碳和環(huán)氧環(huán)己烷共聚生成的脂肪族聚碳酸酯擁有較高的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度和熱降解特點(diǎn)，因此人們對(duì)它的關(guān)注越來(lái)越多，在以后可能會(huì)當(dāng)做結(jié)構(gòu)性材料運(yùn)用。目前二氧化碳的共聚單體主要是來(lái)源于石油衍生物，二氧化碳基聚合物今后發(fā)展的目標(biāo)是全生物原料會(huì)。降解塑料中原料利用可再生資源的比例是今后的發(fā)展目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在我國(guó)在二氧化碳基聚合物的專研中已經(jīng)在世界前茅，逐漸完成了從科研到生產(chǎn)和工業(yè)化示范裝置兩個(gè)階段的工作，也完成了萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模裝置。目前二氧化碳共聚一般是不用溶劑、低壓的反應(yīng)，而且均相催化劑的負(fù)載也得到了發(fā)展?，F(xiàn)在降低生產(chǎn)的成本和應(yīng)用領(lǐng)域的再一步的發(fā)展，綠色環(huán)保理念的也已逐漸建立，也包含對(duì)環(huán)保法規(guī)執(zhí)行力度的加強(qiáng)，因此二氧化碳基聚合物消費(fèi)量會(huì)逐漸的加大。二氧化碳基聚合物也將迎來(lái)更大的發(fā)展期。

參考文獻(xiàn)

[1]梁曉霏.二氧化碳基聚合物的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2009，（04）：50-55.

[2]錢伯章，朱建芳.二氧化碳合成可降解塑料的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].橡塑資源利用，2010，（02）：34-37.

[3]張瑞和.二氧化碳基聚合物的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2013，（10）：1-3+31.