以CO₂作为C1资源合成化学品，不仅有利于缓解温室效应，还可以减少化石原料的使用，是实现“碳中和”、发展“低碳经济”的重要技术途径。其中，利用CO₂与环氧化合物在起始剂存在下共聚制备的CO₂多元醇，可替代传统的石油基聚醚多元醇或聚酯多元醇用于聚氨酯材料的制备。全生命周期评估表明，生产含有20 wt% CO₂的多元醇相较于全石油基多元醇可减少约11-19 %的温室气体排放和13-16 %的能源消耗，并且以CO₂多元醇制备的聚氨酯表现出更优异的耐水解及耐氧化性能。

  聚氨酯泡沫的消费量占聚氨酯消费品的第一位，其往往需要具有高官能度和超低分子量 (<2000 g/mol) 的多元醇作为原料。目前，大多数制备CO₂多元醇催化体系受限于质子耐受性，难以用于制备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较低的仲羟基为主，制备聚氨酯时需要具有挥发性的小分子有机胺作为催化剂，不符合环保理念。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现实意义。

  近日，河北工业大学刘宾元教授团队与长春应化所王献红研究员、刘顺杰研究员合作，使用双金属氰化配合物 (DMC) 作为催化剂，芳香胺作为起始剂，通过CO₂和环氧丙烷 (PO)共聚，实现了具有自催化功能的超低分子量支状CO₂基多元醇的合成。该催化体系同时满足了高活性 (4.1 kg/g DMC) 和高选择性 (W_cPC < 2.5 wt%) 的要求，均为目前已知合成支化CO₂多元醇的最高水平。该支化CO₂多元醇的主链中含有叔胺结构，与异氰酸酯反应时在不加入任何催化剂的条件下成功制备了硬泡聚氨酯，显示出自催化效果。

图2. XPS研究DMC与苯胺 (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。

图4. 含有叔胺结构的MOCA-polyol (a), 2-CA-polyol (b) 及不含有叔胺结构的BPA-polyol (c), PPCD-222 (d)用于制备硬泡聚氨酯。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.4c00397