1 聚碳酸亚酯多元醇的合成及性能特点
聚碳酸亚酯多元醇由二氧化碳与环氧类单体共聚合而得到的一类脂肪族聚碳酸酯多元醇，由20 世纪60 年代末日本井上祥平等人首次合成[1]。根据使用的催化剂不同，可以得到不同性能的聚碳酸亚酯多元醇，如窄分子量分布、高分子量、分子链结构规则的聚碳酸亚酯多元醇等。由于二氧化碳活性低，难以活化，所用催化剂的效率普遍较低，已有的研究工作主要集中于新型聚合催化剂的开发方面。经过多年的发展，相关研究取得较大进展。初，日本井上祥平使用的二乙基锌催化剂的催化效率只有几克到十几克每克催化剂；1989 年，陈立班等开发出催化效率达到40 g/g的双金属催化剂；1999 年，王献红等开发出效率在50 ~100 g/g 的稀土类催化剂；1999 年，M. Ree 开发出效率达到64 g/g 的戊二酸锌催化剂；2002 年，孟跃中开发出效率达到180 g/g 的负载型戊二酸锌催化剂；2009 年，吕小兵等开发出效率达到千克每克的手性催化剂，催化手性环氧丙烷和二氧化碳共聚；2010 年，王献红等又开发出效率达到52 kg/g 的双金属–稀土复合催化体系(产品中碳酸酯含量仅为43%左右)。经过40 年的发展，二氧化碳聚合技术与当初相比，已经有了较大的发展。
聚合物的结构决定其性能，二氧化碳与不同种类环氧单体进行共聚，可以改变二氧化碳共聚酯主链单体单元碳原子个数及侧链基团的性质，从而得到不同力学、热学、亲水–疏水性能以及降解性能的聚合物。从表1 可以看出，聚丁烯琥珀酸酯(PBC)、聚环氧环己烷碳酸酯(PCHC)和聚苯乙烯碳酸酯(PStC)的力学性能优于聚碳酸亚乙酯多元醇(PEC)和聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)，但是用于这些聚合物共聚的环氧单体比较难得到，难于实现工业化生产。而合成PEC、PPC 所需的单体为环氧丙烷和环氧丙烷，较容易取得。因此，PEC 和PPC 是目前研究多，也是接近工业化生产要求的脂肪族聚碳酸酯。

1) 其所有性能数据均为计算值。
2) 拉伸速度200 mm/min。
3) 拉伸速度10 mm/min。
4) 在空气中，0.05 g 样品从120 °C 开始以2.5 °C 加热至失重5%时的温度。
2 聚碳酸亚酯多元醇的应用现状
聚碳酸亚酯多元醇中CO2含量一般占31% ~ 50%，CO2 的充分利用不仅大大降低对上游原料石油的消耗，还对缓解环境污染中严重的问题──CO2 排放而导致的“温室效应”，有积极作用[3]；同时，聚碳酸亚酯多元醇具有完全可生物降解能力，不会对环境造成污染，是目前研究为深入也是有工业化前景的环保材料之一。我国在聚碳酸亚酯多元醇研究领域的优势为其产业化发展提供了良机。目前国内主要研发单位有中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院广州化学研究所、中国科学院兰州物理化学研究所等。聚碳酸亚酯多元醇具有良好的透明性、高阻隔性、生物兼容性的特点，可通过塑料改性加工成注塑/挤出制品、吹塑制品或纤维制品，能替代医药、食品和农业等领域使用的诸多包装制品，其中主要是做一次性塑料制品，如黏结剂、药物缓蚀剂、包装薄膜、发泡材料以及多层共挤高阻隔性薄膜。除了以上应用，聚碳酸亚酯多元醇还可用于涂料、灌浆防水材料、软质泡沫塑料、地坪粘合剂、鞋底液、光刻胶、固体电解质、新型液晶材料、水分散体、油井CO2 增稠剂等。聚碳酸亚酯多元醇具有良好的发展前景，国内外逐渐建立了一系列生产装置，如上世纪90 年代初由陶氏化学、三菱化工等合作建立的一条千吨级生产线。由中国海洋石油总公司和中国科学院长春应用化学研究所共同出资建设的3 000 t PPC 可降解塑料装置于2008 年7 月在海南省东方市化工城动工建设；内蒙古蒙西高新技术(集团)有限公司已建成2000 t/a PPC 可降解塑料装置；江苏中科金龙化工股份有限公司的低分子量PPC 多元醇于2007 年在江苏泰兴开始投产；广东达志环保科技股份有限公司已建成2 000 t PPC、PEC生产线；河南天冠集团下属子公司──南阳中聚天冠低碳科技有限公司，于2005 年建成年产50 t 的PPC中试生产线，目前正在建设5 000 t/a 的生产线。


3 聚碳酸亚酯多元醇在涂料方面的应用
聚碳酸亚酯多元醇在涂料制造工业中的应用源于该材料良好的力学、热学、亲水–疏水性能，是一种可在水中分散溶胀的聚合物，因其挥发性有机物(VOC)含量低，因此可作为一种主要成膜物质与其他涂料组分一起以水为分散介质合成水性工业涂料[4]。实践证明，聚碳酸亚酯多元醇在水性工业涂料中的应用占产品原料的10%左右，可以使涂料产品的质量达到佳效果。由聚碳酸亚酯多元醇合成的水性工业涂料已成为发展快的涂料品种之一。它不但保留了传统溶剂型涂料的优良性能，如良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等，而且还具有粘结力强、表面硬度高、耐磨性和耐水性好等优点，还可有效控制涂料的组成结构。据相关资料分析，2010 年中国在工业涂料领域水性工业涂料所占的比例超过25%，达150 万t 以上。其中水性工业涂料在木器涂料工业中占主导地位，占75%的市场份额，紧接着是汽车修补漆，它占40%多的市场份额。在防腐涂料、塑料涂料和汽车原厂漆方面，水性工业涂料的应用也越来越大，占10%左右的市场份额。在建筑涂料方面，2010 年我国建筑涂料的年需求量为352 万t，其中可由水性工业涂料替代的约为50%，达170 万t 左右，仅这一项就有近400 亿元市场空间[5]。通过2010 年涂料展可以明显看出，随着各国对挥发性有机物及有毒物质使用限制越来越严格，水性工业涂料受重视的程度在提高，水性工业涂料将成为未来涂料产业的一种发展趋势。同时水性工业涂料的发展也为具有环境友好特点的聚碳酸亚酯多元醇的发展打开了新的市场需求空间。根据实际应用情况，聚碳酸亚酯多元醇的市场需求应在30 ~ 40 万t 之间。随着技术的深入和产品的推广，其未来市场需求会近一步放大。世界各国不断加强环保型绿色涂料开发，在发达国家，绿色环保装饰材料的利用率在80% ~ 90%，而我国不到20% [6]。随着时代的发展，国家法律法规在节能环保与卫生方面的要求越来越高，高污染、高毒性及高能耗的传统涂料产品受到严格限制。尽管业内企业不断加大环保设备及技术投入，并在综合利用和回收利用上做了很多工作，但与日益严格的环保要求相比仍然有较大差距。目前世界涂料工业正处于一个以环保、节能为主的技术进步重要时期，众多的涂料及涂料原材料企业正在积极进行技术研发，使得自身的生产工艺和产品格局满足低耗、循环和低排放的环保要求。相信聚碳酸亚酯多元醇这类绿色环保新材料的应用将越来越广泛。

4 结语
随着科技进步和国民经济的高速发展，人们的环保意识日趋增强，对健康的要求越来越高，环保法规也日趋完善，节资节能、保护环境已成为全球涂料界面临的主要问题。开发高功能环保型涂料中间体材料是一个涉及工业涂料全局的课题，在材料的研制、合成、机理的创新，生产工艺的改进，制造成本的降低以及涂装工艺的成熟与规范等方面，还有很多工作要做。我国正在进行大规模基本建设，铁路、公路、桥梁、电力、化工等均需涂料防护。聚碳酸亚酯多元醇的成功开发和应用将推动我国涂料产业快速发展。