1. 研究目的与意义（文献综述）
进入21世纪以后，由于人们对环境及可持续发展产业的认识日益提高，二氧化碳的固定及利用已经成为一个世界范围的焦点课题。二氧化碳是大气污染物，同时也是一种丰富的碳资源，有效利用二氧化碳具有明显的经济和社会效益。由于在火力发电、炼钢、炼油、水泥等生产过程中大量焚烧石化燃料，排放出大量的二氧化碳，所产生的温室效应已构成日益严重的环境污染，因此二氧化碳被认为是一种“环境公害”气体。但从另一个角度来看，二氧化碳在特定条件下又是可以利用的资源。利用二氧化碳的一个主要方向是以它为原料合成高分子材料。以二氧化碳和环氧化合物为原料可以合成具有高交替结构的二氧化碳共聚物（脂肪族聚碳酸酯PPC），由于主链存在酯键，该聚合物不仅可以光降解，还是一种全生物降解塑料，高分子量二氧化碳共聚物的薄膜具有很好的透明性，还有优良的阻隔氧气和水的性能，有望在一次性医药和食品包装材料等方面得到广泛的应用，可其存在玻璃化转变温度低，降解时间长等缺陷。聚乳酸PLA是一种具有良好生物降解性的高分子，原料来源于玉米等生物质资源，节能环保，可代替聚乙烯、聚氯乙烯应用于农用薄膜、包装材料等，解决“白色污染”问题，也可以应用于生物医药方面，如作为可吸收外科手术缝合线、可降解的体内植入材料及支撑材料、药物缓释载体等。聚丙交酯低成本、大规模的生产及应用将极大地减轻对石油产品的依赖。高分子量的聚丙交酯主要由丙交酯开环聚合制备，且聚丙交酯具有良好的生物相容性和可降解性，已成为近年来生物医学领域研究的热点。金属络合物催化丙交酯开环聚合反应作为合成聚丙交酯材料的一种重要手段。
已有文献采用PPC与PLA共混来改进产品的力学性能和生物降解性，拓宽产品的使用范围，可是物理共混的方法存在界面性能不稳定，生物相容性差等缺点。因此，实现二氧化碳、环氧丙烷与丙交酯的三元共聚制得具有良好的生物降解性和生物相容性的新型材料，引起了人们的兴趣。可目前，有关二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯的三元共聚的文献报道较少，Donald J. Darensbourg制备了二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯的嵌段共聚物，可反应需要分步进行。CN102329421A采用稀土三元催化剂实现了丙交酯-环氧丙烷-CO2的三元共聚合，可催化剂制备条件苛刻，要求无水无氧。本课题针对现有技术中存在的上述不足，提出制备不同取代卟啉配体，制备卟啉金属催化剂，将卟啉金属催化剂应用于CO2、PO、丙交酯的三元共聚合，研究随着反应条件（催化剂比例、催化剂与反应物的比例，温度，压力等）的变化，对三元共聚合产物的结构和性能的影响，以提高丙交酯的聚合效率，得到结构规整的聚丙交酯。本课题所述复合催化剂制备方法简单，成本较低，无有毒有害中间物质产生，催化效率高，对环境无污染，这对于改进PPC的热性能和生物降解性能以及聚丙交酯的综合利用和大规模工业化生成有着重大意义。2. 研究的基本内容与方案
| 基本内容： 1）制备不同取代卟啉配体，制备卟啉金属催化剂（金属为Co，Cr，Al）； 2）将卟啉金属催化剂应用于CO2、PO、丙交酯的三元共聚合，研究随着反应条件（催化剂比例、催化剂与反应物的比例，温度，压力等）的改变，对三元共聚合产物的结构和性能的影响。 研究目标： 用复合催化剂催化二氧化碳、环氧丙烷和丙交酯三元共聚，所属复合催化剂为金属卟啉（PorphyrinM，M=Cr，Al或Co）催化剂与助催化剂（PPNCl、DMAP等）组成的二元催化体系。研究不同催化剂配比，单体配比，反应时间和温度对最终聚合的聚碳酸酯聚乳酸共聚物的分子量，分子量分布，聚合物结构的影响。 拟采用的技术方案及措施： 1）制备卟啉金属催化剂（金属为Co，Cr，Al），将卟啉配体与四水醋酸钴溶于二甲基甲酰胺中进行反应，至卟啉配体全部转化，得金属催化剂（金属为Co，Cr）；氮气气氛下，将卟啉配体溶于二氯甲烷溶剂，加入二乙基氯化铝或三甲基铝的己烷溶液，完全反应后经回流反应并后处理得得金属催化剂（金属为Al） 2）通过改变反应温度，压力，改变反应物之间，催化剂与助催化剂，催化剂与反应物之间的比例，改变其中任一个反应条件时，其他反应条件不变，然后进行聚合反应，其中丙交酯:PO=1:1-10·（·10,50,100），催化剂:助催化剂=1:0.5-2··(0.5,1,2),催化剂:丙交酯=1:100-1000··(·100,400,800),温度：20-100℃·（20,60,100），压力：1-5MPa··（1,2.5,5··），搅拌转速维持在300r/min左右 3）将上述制备的三元聚合产物利用1H NMR、FT-IR和GPC进行表征，筛选出合适的催化剂配比，聚合条件等，根据这些聚合规律，总结出理想的催化剂配比，单体配比和聚合条件。
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3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。第4－7周：按照设计方案，制备各种卟啉金属催化剂。
第8－13周：将卟啉金属催化剂应用于co2、po、丙交酯的三元共聚合，研究聚合规律，及催化剂对产物结构影响。
第14 周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。
4. 参考文献（12篇以上）
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