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二氧化碳與環(huán)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(yīng)之一。迄今已開發(fā)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(diào)聚物提供了可能。

大連理工大學(xué)化工學(xué)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(zhuǎn)移劑，利用不朽聚合的方法，通過(guò)逐步投料實(shí)現(xiàn)了由CO₂與不同環(huán)氧烷烴的交替共聚，獲得高純度的聚碳酸酯嵌段調(diào)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(guò)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(fā)現(xiàn)，所獲得的PCHC-b-PPC嵌段調(diào)聚物呈現(xiàn)出一個(gè)基線寬的T_g (圖3左, a)，明顯比CO₂/PO/CHO三元調(diào)聚物的一個(gè)T_g要寬(圖3左, b)，而PCHC和PPC的混合物具有兩個(gè)T_g (圖3左, c)。此外，PCHC-b-PPC嵌段調(diào)聚物的T_g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T_g對(duì)鏈段中CHC組分比例散點(diǎn)圖(右)

通過(guò)對(duì)比PCBC-b-PCPC與PCBC和PCPC的T_g可發(fā)現(xiàn)，嵌段調(diào)聚物的T_g處于兩組分的T_g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(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金(No. 21690073)的資助。

該工作即將發(fā)表于Chinese Journal of Polymer Science。

  論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10118-019-2270-8