二氧化碳與環氧烷烴的交替共聚合成降解性聚碳酸酯是重要綠色聚合反應之一。迄今已開發的諸多均相和多相催化體系的催化劑活性和壽命均有較大幅度提高，為合成聚碳酸酯嵌段調聚物提供了可能。
大連理工大學化工學院呂小兵教授課題組使用高活性和高壽命的鈷配合物催化體系(圖1)，以3-丁烯-1-醇作為鏈轉移劑，利用不朽聚合的方法，通過逐步投料實現了由CO2與不同環氧烷烴的交替共聚，獲得高純度的聚碳酸酯嵌段調聚物(示意圖1)。
圖1. 鈷金屬配合物催化體系
示意圖1. 聚碳酸酯嵌段合成路線
通過上述催化體系和合成路線成功地合成出了多種呈單峰分布的二嵌段或三嵌段聚碳酸酯，包括PCHC-b-PPC, PCHC-b-PPC-b-PCHC, PPC-b-PCHC-b-PPC, PCBC-b-PCPC和PCHC-b-PCBC-b-PCHC (如圖2, I: PCHC-b-PPC; II: PCHC-b-PPC-b-PCHC; III: PCBC-b-PCPC; IV: PCHC-b-PCBC-b-PCHC)。
圖2. 聚碳酸酯嵌段GPC圖
研究發現，所獲得的PCHC-b-PPC嵌段調聚物呈現出一個基線寬的Tg (圖3左, a)，明顯比CO2/PO/CHO三元調聚物的一個Tg要寬(圖3左, b)，而PCHC和PPC的混合物具有兩個Tg (圖3左, c)。此外，PCHC-b-PPC嵌段調聚物的Tg隨其鏈段中CHC組分的增加而增加(圖3, 右)。
圖3. PCHC-b-PPC的DSC圖(左a)和其Tg對鏈段中CHC組分比例散點圖(右)
通過對比PCBC-b-PCPC與PCBC和PCPC的Tg可發現，嵌段調聚物的Tg處于兩組分的Tg之間(圖4)。
圖4. (a) PCBC-b-PCPC, (b) PCBC和(c) PCPC的DSC圖
碩士研究生姜英杰是該論文的第一作者，呂小兵教授和任偉民教授為通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金(No. 21690073)的資助。
該工作即將發表于Chinese Journal of Polymer Science。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10118-019-2270-8
