二氧化碳基聚合物的发展现状与发展趋势

张立阁

【摘要】二氧化碳具有生物可降解性，它对生产降解塑料具有很大的作用，也对碳资源的利用有重大意义。本文介绍了我国二氧化碳基聚合物的发展现状，并分析了氧化碳基聚合物的发展趋势，最后提出了对我国二氧化碳基聚合物的发展进程的建议。那就是提高研究的投入与政府的支持力度，构建一支优秀的生产科研队伍。

【关键词】二氧化碳；聚合物；发展现状；发展趋势

二氧化碳作为一种重要的碳资源，受到了广泛的关注。二氧化碳与环氧化物可以共聚制造有机高分子材料，其材料具有很多的独特性能，此项研究受到了广泛的关注。经过多年研究与发展，二氧化碳基聚合物与生产已越来越成熟，并最贱的进入了市场。通过读二氧化碳基聚合物的研究和生产的进展，未来的发展方向会越来越广【1】。

一、二氧化碳的定义

二氧化碳和环氧化合物共聚生成的脂肪族聚碳酸醋不仅拥有光降解与生物降解性，同时还拥有阻隔氧气和水的特征，它具有很好的物理改性和化学修饰的特点可当做是生物降解复合材料、一次性医药与食品包装材料、工程塑料的无污染材料与胶茹剂等。这种二氧化碳的特性不但能把工业废气二氧化碳制成对环境优化的可降解塑料，同时还避免了传统塑料产品对环境的又一次污染。它的产生，不但能减少温室气体的排放，而且还能在一定的基础上对石油资源做一个补充。所以，二氧化碳和环氧化物利用共聚反应产生脂肪族聚碳酸醋，所以人们一直对二氧化碳制备的高分子聚合物进行的关注。

二、二氧化碳的发展前景

降解塑料主要分成包装和农业地膜、环境保护材料与身体功能材料三大类。一次性购物袋、包装和农业地膜包括垃圾袋、包装薄膜和农业地膜等，环境保护材料包括水产用材料、家用薄膜、建筑用膜以及文体用品等，身体功能资料包含外科用棉、医疗用手术缝合线以及医用薄膜等。意外技术与成本问题，现在主要是由利用传统的石油基塑料。

三、二氧化碳基聚合物的研究进展

由于二氧化碳的活性比较低，动力学较稳定，活化难度比较大，所以二氧化碳基聚合物的主要研究聚合催化剂的合成和表面特征，包含对新型催化剂的开发与传统催化剂的改进等。

1.对传统催化剂的改进

传统的二氧化碳聚合催化剂主要包括二乙基锌一水体系、稀土体系、双金属体系以及羧酸锌体系等。最为经典的二氧化碳聚合催化剂是二乙基锌一水，早期的二氧化碳聚合催化剂大多数属于本体系。本类体系的催化剂活性比较低，研究的前期都进行了不少的相关调查，由于进展的程度有限，目前的研究较少。有一种较好的二氧化碳聚合催化剂是稀土体系，稀土配位催化剂可以催化二氧化碳和PO共聚。经典的二氧化碳是双金属体系，研究发现双金属氰络合物可以用来合成二氧化碳基聚合物，但是生成物中的碳酸酯链节含量较低，只在百分之五到百分之十五之间【2】。

2.开发新型的催化剂

近几年以来，高位阻催化体系的开发逐渐受到广泛的关注，这类催化剂它具备较高的位阻，选择性比较好以及催化效率较高。在1998年，曾制作的西佛碱配位锌型催化劑，对二氧化碳同氧化环己烯共聚获得了很好的效果，最高的催化效率达到了494mol氧化环乙烯/molZn。在2003年曾将其改成两边提供非对称结构不一致的位阻基团，制造出新型的高位阻催化剂，反应10分钟的催化效率达到382mol氧化环乙烯/molZn。可以利用大分子链替代成本较高的2，6-二异丙基苯基当位阻来源，制造高分子的β-二亚胺基锌；同时还制造了用α-二亚胺同锌配位的催化剂，都与二氧化碳同氧化环己烯成功共聚。

另外一种重要的高效催化剂是以Cr作为活性中心制造的手性催化体系，利用二氧化碳同氧化环己烯共聚，和二亚胺类催化剂相比较，本体系的制备条件比较温和，对水分不敏感。用Co当做活性中心具有选择性的高位阻催化剂，催化二氧化碳同环氧丙烷共聚时，无副产物环状碳酸酯的生成。

四、目前二氧化碳聚合催化剂的发展

二氧化碳是一种比较稳定的化合物，它的热力学稳定性很高，因此可活化二氧化碳的催化剂是主要条件。初始，二氧化碳和环氧丙烷在二乙基锌-水（同比例1：1）催化下生成共聚反应，最后产生聚碳酸酯，但催化效率较低，每一克催化剂只能生成1.4-13.4g的聚合物。后来，经过社会的发展与科研人员的不断研究下，运用多样二氧化碳共聚的催化剂，并取得了很大的进步。

铬催化剂、锌类催化剂、六氰基铁-二氯化锌-水、铝盐类催化剂以及稀土催化剂构成的一系列新型催化剂体系是二氧化碳共聚的主要催化体系。其中双亚胺型锌配合物催化剂、锌类催化剂包括梭酸锌催化剂等；SalenCr（III）催化剂、铬催化剂包括叶琳铬催化剂等。锌类催化剂是研究中发现催化活性最高的一种催化剂，也是现在专研最彻底、最多的催化剂。

五、二氧化碳及聚合物的发展新动向

1.当作催化剂

二氧化碳与环氧化物共聚的催化体系中，主要用来提供活性中心是有机金属化合物，在进行催化的时起着主要作用，因此助催化剂对催化效率有着很大地影响力。现在，对助催化剂的专研，获得了一些良好的效果。在以后助催化剂会在共聚中起到越来越重要的作用。尤其是现在催化效率仅为102g/g的时候段，利用其他的相关领域比如对聚乙烯的专研成果，寻找新型的助催化剂，极大的提高了共聚的催化效率【3】。

2.共聚单体的反应

由于二氧化碳和环氧环己烷共聚生成的脂肪族聚碳酸酯拥有较高的玻璃化转化温度和热降解特点，因此人们对它的关注越来越多，在以后可能会当做结构性材料运用。目前二氧化碳的共聚单体主要是来源于石油衍生物，二氧化碳基聚合物今后发展的目标是全生物原料会。降解塑料中原料利用可再生资源的比例是今后的发展目标。

结语

现在我国在二氧化碳基聚合物的专研中已经在世界前茅，逐渐完成了从科研到生产和工业化示范装置两个阶段的工作，也完成了万吨级规模装置。目前二氧化碳共聚一般是不用溶剂、低压的反应，而且均相催化剂的负载也得到了发展。现在降低生产的成本和应用领域的再一步的发展，绿色环保理念的也已逐渐建立，也包含对环保法规执行力度的加强，因此二氧化碳基聚合物消费量会逐渐的加大。二氧化碳基聚合物也将迎来更大的发展期。

参考文献

[1]梁晓霏.二氧化碳基聚合物的发展现状及展望[J].石油化工技术与经济，2009，（04）：50-55.

[2]钱伯章，朱建芳.二氧化碳合成可降解塑料的现状与进展[J].橡塑资源利用，2010，（02）：34-37.

[3]张瑞和.二氧化碳基聚合物的研发现状及发展建议[J].精细与专用化学品，2013，（10）：1-3+31.