[01026165]环境友好型二氧化碳塑料的绿色合成、改性和开发应用

该项目属于高分子化学工程技术领域。二氧化碳既是影响环境生态的温室气体，又是一种廉价、低毒的有机合成原料。海南具有丰富的二氧化碳资源，已探明仅莺歌海盆地的天然气储量约70万亿立方英尺，其中二氧化碳含量约为30～40%。由二氧化碳和环氧化物合成的脂肪族聚碳酸酯共聚物，俗称二氧化碳塑料，是一种无毒、可完全生物降解的环保材料。二氧化碳与环氧丙烷的共聚物聚碳酸亚丙酯已进入规模生产的阶段，但其力学性能不佳、玻璃化转变温度较低、材质柔软、热稳定性较差等缺点严重限制了其大规模应用；此外，现工业化合成方法多以稀土金属化合物为催化剂，价格高昂，用量大，催化效率不高，生产成本高。基于二氧化碳塑料的生产现状和经济价值，该项目主要研究内容及特点如下：采用无溶剂球磨法和液体辅助球磨法等机械化学法合成Zn-Co、Zn-Fe、Zn-Ni、Co-Ni、Zn-Cr等双金属催化剂，并引入不同络合剂，提高催化效率，改进了产物性能。进一步以所制备的双金属化合物作为催化剂成功合成了聚碳酸亚丙酯和环碳酸脂等二氧化碳共聚物；使用聚酯、聚乳酸、聚苯乙烯、聚氨酯、硅橡胶、3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯等聚合物对聚碳酸亚丙酯进行熔融共混改性并将共混物应用于可生物降解薄膜的制备，使得复合材料的耐热性能、薄膜成型性及力学性能得到显著提高；采用机械化学法和熔融共混法制备反应增容剂马来酸酐苯乙烯接枝聚丙烯，将所制备的反应增容剂对聚碳酸亚丙酯和非极性聚合物进行化学反应增容改性，使得复合材料的耐热性能及力学性能得到显著提高，并对反应增容作用机理进行探究；利用异氰酸酯等对低分子量聚碳酸亚丙酯采用无溶剂法进行封端改性，制备热塑性聚碳酸亚丙酯聚氨酯弹性体，提出并证明异氰酸酯不但对聚碳酸亚丙酯的端羟基有封端反应，还存在进一步的扩链甚至凝胶化反应。该项目发表论文41篇，被三大索引收录19篇次；申请发明专利9项，其中3项已获得授权，2项正处于实质审查阶段。该项目所开发的薄膜、纤维、弹性体制品已完成中试放大生产，得到海南赛诺实业有限公司、海南省欣龙控股集团股份有限公司、海口琳雄物资工贸有限公司等原料供应商及用户的肯定。该项目结合海南经济与社会的特色，具有广阔的市场前景，有望产生显著的社会和经济效益。