二氧化碳基高分子材料

1.本书是国家出版基金项目“先进化工材料关键技术丛书”的分册之一，由业内知名专家王献红研究员主编。 2.本书以二氧化碳基高分子材料的催化体系、聚合物结构调控和性能发掘为轴，系统总结基础研究和应用研究的进展。 3.本书系统介绍了二氧化碳共聚物、二氧化碳基多元醇、水性二氧化碳基聚氨酯、二氧化碳基聚氨酯泡沫、热塑性二氧化碳基聚氨酯弹性体等二氧化碳基高分子材料的催化剂、结构、性能和应用。 4.本书凝结了作者团队在二氧化碳固定和利用领域二十余年的研究和应用经验，所涉及的研究内容为相关领域国际学术前沿的热点，可为相关研究人员提供新思路。

《二氧化碳基高分子材料》是“先进化工材料关键技术丛书”（第二批）的一个分册。 本书基于作者团队二十余年的工作积累，以二氧化碳基高分子材料的催化体系、聚合物结构调控和性能发掘为轴，系统总结了基础研究和应用研究的进展。全书共分八章，包括绪论、二氧化碳共聚物的合成化学、二氧化碳基塑料的物理性能、二氧化碳共聚物的功能化、二氧化碳基多元醇、水性二氧化碳基聚氨酯、二氧化碳基聚氨酯泡沫、热塑性二氧化碳基聚氨酯弹性体等。本书所涉及的研究内容为相关领域国际学术前沿的热点，许多结果来自作者团队精雕细琢的工作，有望为二氧化碳基高分子材料的基础与应用研究提供一些新思路。 本书适合化工材料、高分子材料领域，特别是对生物降解塑料和聚氨酯等领域感兴趣的研发人员阅读，也可供高等院校化学、化工、材料相关专业师生参考。

王献红，中国科学院长春应用化学研究所研究员，博士生导师，中国科学院生态环境高分子材料重点实验室主任。1988年毕业于上海交通大学，获学士学位，1993年毕业于中国科学院长春应用化学研究所，获博士学位。自1998年开始二氧化碳基高分子的应用基础研究，领导项目组发明了稀土三元催化剂，解决了高分子量二氧化碳基塑料（PPC）的合成化学、聚合物结构调控问题，并发掘出PPC的气体阻隔性、耐水解性、热牺牲性等独特性能，在生物降解包装膜、农用地膜等领域实现了规模应用，使PPC的工业化在世界上从不可能变为可能。近5年又发明了非均相稀土掺杂多金属催化剂和均相高分子铝卟啉催化剂，实现了二氧化碳基多元醇（PPC-polyol，又称CO2-polyol）的高效合成，研制出高初粘力、耐高温湿热的二氧化碳基聚氨酯水性胶，全面应用于代表我国高铁环保化水平的“京张高铁”。发表学术论文300余篇，授权国家发明专利100余件。现担任《高分子学报》副主编，同时担任“Chinese Journal of Polymer Science”、“Journal of Renewable Materials”等杂志编委。2000年获中国化学会青年化学奖，2001年获吉林省五一劳动奖章，2002年获国家杰出青年基金，2010年成为国家自然科学基金委创新群体“生物降解高分子材料的基本科学问题”学术带头人，2016年入选国家百千万人才工程。

第一章 绪论 001 第一节  聚合级二氧化碳的捕集与纯化 002 一、聚合级二氧化碳的定义 002 二、不同来源二氧化碳的捕集 005 三、二氧化碳的纯化 008 第二节  二氧化碳的分子结构 009 一、二氧化碳的原子轨道 009 二、二氧化碳的分子轨道 011 第三节  二氧化碳的活化 013 一、二氧化碳的配位方式 013 二、含金属催化剂下的活化 014 三、无金属催化剂下的活化 018 总结与展望 025 参考文献 026 第二章 二氧化碳共聚物的合成化学 033 第一节  二氧化碳的共聚反应 034 一、二氧化碳直接参与的共聚反应 034 二、二氧化碳间接参与的聚合反应 044 三、二氧化碳共聚物的分子量控制 049 第二节  二氧化碳-环氧化物共聚催化体系 050 一、非均相催化剂 050 二、传统均相催化剂 053 三、双功能催化剂 057 四、双金属催化剂 059 五、杂核双/多金属配合物催化体系 061 六、高分子催化剂体系 062 七、无金属催化剂 067 第三节  二氧化碳-环氧丙烷共聚物（PPC）的链结构控制 070 一、PPC的分子量 071 二、PPC的分子结构 074 第四节  二氧化碳-环氧环己烷共聚物（PCHC） 079 一、催化体系 080 二、PCHC的热学性能 083 三、PCHC的力学性能 086 总结与展望 086 参考文献 087 第三章 二氧化碳基塑料的物理性能 099 第一节  二氧化碳基塑料的链结构与性能 100 一、PPC分子量对其物理性能的影响 101 二、PPC中碳酸酯单元含量对其物理性能的影响 107 第二节  二氧化碳基塑料的性能调控 111 一、PPC的热学性能 112 二、PPC的力学性能 113 三、基于氢键相互作用的增韧和增强 114 四、基于高分子物理共混的性能调控 116 五、PPC薄膜的阻隔性能 122 六、PPC薄膜的耐老化性能 123 七、PPC薄膜的生物降解性能 124 第三节  基于二氧化碳基塑料的薄膜 125 一、阻隔包装薄膜 125 二、快递包装薄膜 126 三、生物降解地膜 128 第四节  基于二氧化碳基塑料的牺牲型热熔胶 133 一、PPC的熔体性能 133 二、牺牲型PPC热熔胶 134 第五节  二氧化碳基塑料纤维 135 一、PPC静电纺丝 135 二、PPC纤维应用 136 总结与展望 137 参考文献 138 第四章 二氧化碳共聚物的功能化 145 第一节  二氧化碳共聚物的主链功能化 146 一、二氧化碳与功能化单体的共聚 146 二、二氧化碳共聚物参与构建的嵌段聚合物 149 第二节  二氧化碳共聚物的侧基功能化 152 一、二氧化碳与含功能化侧基的环氧单体共聚 152 二、二氧化碳共聚物侧基的后修饰 155 三、二氧化碳共聚物的氯代反应 158 第三节  二氧化碳共聚物的特定位点功能化 159 一、二氧化碳共聚物的端基功能化 159 二、二氧化碳共聚物的链中功能化 161 第四节  不同拓扑结构的二氧化碳共聚物 163 一、超支化二氧化碳共聚物 164 二、其他拓扑结构的二氧化碳共聚物 166 总结与展望 167 参考文献 168 第五章 二氧化碳基多元醇 173 第一节  合成二氧化碳基多元醇的催化体系 175 一、非均相催化剂 175 二、均相催化剂 184 三、均相催化剂的非均相化 190 第二节  合成二氧化碳基多元醇的链转移剂 193 一、多元醇链转移剂 193 二、多元酸链转移剂 197 三、功能化链转移剂 200 第三节  二氧化碳基多元醇的端羟基 202 一、二氧化碳基多元醇的羟值 202 二、二氧化碳基多元醇的端羟基 203 总结与展望 206 参考文献 207 第六章 水性二氧化碳基聚氨酯 213 第一节  二氧化碳基聚氨酯的合成方法 215 一、二氧化碳基聚氨酯的概念 215 二、异氰酸酯路线聚氨酯 215 三、非异氰酸酯路线聚氨酯 222 四、二氧化碳基聚氨酯的物理性能 224 第二节  阴离子水性二氧化碳基聚氨酯 230 一、溶剂法水性二氧化碳基聚氨酯的合成 230 二、无溶剂法阴离子二氧化碳基聚氨酯的合成 232 第三节  阴离子水性二氧化碳基聚氨酯的应用 235 一、水性胶黏剂 235 二、水性涂料 237 三、水性皮革浆料 238 第四节  阳离子水性二氧化碳基聚氨酯 238 一、阳离子水性二氧化碳基聚氨酯的合成方法 238 二、近中性阳离子水性二氧化碳基聚氨酯 240 三、中性阳离子水性二氧化碳基聚氨酯 242 第五节  水性阳离子二氧化碳基聚氨酯的应用 242 一、水性抗菌涂料 242 二、水性阳离子胶黏剂 243 总结与展望 244 参考文献 244 第七章 二氧化碳基聚氨酯泡沫 251 第一节  聚氨酯泡沫的制备 254 一、反应原理 254 二、制备方法 255 三、聚氨酯泡沫用主要原材料 256 四、聚氨酯泡沫的结构 257 第二节  软质聚氨酯泡沫 259 一、软质聚氨酯泡沫概述 259 二、二氧化碳基聚氨酯软泡 260 第三节  硬质聚氨酯泡沫 272 一、硬质聚氨酯泡沫概述 272 二、大孔与微孔聚氨酯泡沫 273 三、二氧化碳基聚氨酯硬泡 274 第四节  慢回弹聚氨酯泡沫 279 总结与展望 281 参考文献 282 第八章 热塑性二氧化碳基聚氨酯弹性体 289 第一节  热塑性聚氨酯弹性体（TPU） 291 一、热塑性聚氨酯弹性体的结构 293 二、热塑性聚氨酯弹性体的合成方法 295 第二节  热塑性二氧化碳基聚氨酯弹性体的合成与性能 297 一、非晶结构二氧化碳基TPU的合成 297 二、二氧化碳基TPU的结构控制 299 三、二氧化碳基TPU的热力学性能 304 第三节  热塑性二氧化碳基聚氨酯弹性体的应用 306 一、阻尼材料 306 二、耐磨材料 308 三、热熔胶 309 四、密封材料 310 五、耐油材料 311 六、生物降解材料 311 七、基于二氧化碳基聚氨酯的纤维材料 313 总结与展望 314 参考文献 314 索引 320