以CO2作為C1資源合成化學(xué)品，不僅有利于緩解溫室效應(yīng)，還可以減少化石原料的使用，是實(shí)現(xiàn)“碳中和”、發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”的重要技術(shù)途徑。其中，利用CO2與環(huán)氧化合物在起始劑存在下共聚制備的CO2多元醇，可替代傳統(tǒng)的石油基聚醚多元醇或聚酯多元醇用于聚氨酯材料的制備。全生命周期評(píng)估表明，生產(chǎn)含有20 wt% CO2的多元醇相較于全石油基多元醇可減少約11-19 %的溫室氣體排放和13-16 %的能源消耗，并且以CO2多元醇制備的聚氨酯表現(xiàn)出更優(yōu)異的耐水解及耐氧化性能。
聚氨酯泡沫的消費(fèi)量占聚氨酯消費(fèi)品的第一位，其往往需要具有高官能度和超低分子量 (<2000 g/mol) 的多元醇作為原料。目前，大多數(shù)制備CO2多元醇催化體系受限于質(zhì)子耐受性，難以用于制備高官能度和低分子量CO2多元醇。此外，CO2多元醇的端基以活性較低的仲羥基為主，制備聚氨酯時(shí)需要具有揮發(fā)性的小分子有機(jī)胺作為催化劑，不符合環(huán)保理念。因此，高效合成具有自催化性能的高官能度、超低分子量CO2基多元醇具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
近日，河北工業(yè)大學(xué)劉賓元教授團(tuán)隊(duì)與長(zhǎng)春應(yīng)化所王獻(xiàn)紅研究員、劉順杰研究員合作，使用雙金屬氰化配合物 (DMC) 作為催化劑，芳香胺作為起始劑，通過CO2和環(huán)氧丙烷 (PO)共聚，實(shí)現(xiàn)了具有自催化功能的超低分子量支狀CO2基多元醇的合成。該催化體系同時(shí)滿足了高活性 (4.1 kg/g DMC) 和高選擇性 (WcPC < 2.5 wt%) 的要求，均為目前已知合成支化CO2多元醇的最高水平。該支化CO2多元醇的主鏈中含有叔胺結(jié)構(gòu)，與異氰酸酯反應(yīng)時(shí)在不加入任何催化劑的條件下成功制備了硬泡聚氨酯，顯示出自催化效果。
圖2. XPS研究DMC與苯胺 (AL), 2-氯苯胺 (2-CA), 2-硝基苯胺(2-NA), 3-硝基苯胺 (3-NA) 和 4-硝基苯胺(4-NA)的相互作用。
圖4. 含有叔胺結(jié)構(gòu)的MOCA-polyol (a), 2-CA-polyol (b) 及不含有叔胺結(jié)構(gòu)的BPA-polyol (c), PPCD-222 (d)用于制備硬泡聚氨酯。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.4c00397
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