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自1983年Kruper等将双金属氰化络合物(DMC)催化剂用于二氧化碳共聚研究以来,其高催化活性和具有对多种单体有催化活性的特性备受关注。本文制备了钴锌双金属氰化络合物(Co-Zn DMC)和铁锌双金属氰化络合物(Fe-ZnDMC)并研究了其催化下的二氧化碳共聚反应。以往研究认为DMC结晶度高对催化反应不利,而本文合成的高结晶度的DMC催化剂显示了高催化效率,有较好的应用前景。
用这两种催化剂分别催化二氧化碳-环氧丙烷共聚,均表现出极高的催化效率,并对产物用IR、1HNMR、DSC等进行表征。100℃下反应15小时,Co-ZnDMC的催化效率达7000 g Polym/g Cat,碳酸酯键含量为45%,Mn=35900。80℃下反应15小时,Fe-Zn DMC的催化效率为410 g Polym/g Cat,碳酸酯键含量为71%,Mn=13300。
以Co-Zn DMC为催化剂,合成了二氧化碳-氧化苯乙烯二元共聚物,以及二氧化碳-氧化苯乙烯-氧化环己烯的三元共聚物。二元共聚催化效率高达3600 gPolym/g Cat,共聚物中碳酸酯键含量达94.5%,Mn=13000 g/mol,分子量分布PDI=1.29;三元共聚催化效率为890 g Polym/g Cat,共聚物中碳酸酯键含量为92.6%,氧化苯乙烯和氧化环己烯的插入量相当,Mn=16700 g/mol,PDI=1.61。
以Co-Zn DMC催化二氧化碳-环氧乙烷共聚,研究了反应时间、反应温度、催化剂用量和二氧化碳用量等各种条件对共聚反应的影响。通过实验发现最佳共聚条件为:反应时间为36h、反应温度为70℃、CO2用量为35g、催化剂浓度为1 mgCat/g EO。在该最佳条件下,催化效率达到1100g polymer/g Cat,碳酸酯键含量为46%。在37℃,PH7.4的磷酸盐缓冲溶液中进行PEC的体外降解实验,有良好的生物降解性能。