棉籽油和二氧化碳立体选择性制备聚氨酯的合成方法

In view of the rich cotton resources and the environmental problems caused by excessive emissions of CO2 gas in Xinjiang, this proposal presents an environmentally friendly and high stereoselective method for preparing the top value-added chemical products polyurethane using cottonseed oil with CO2 as raw materials. The major disadvantages of this process are as follows: firstly, the plant oil base epoxide is difficult to activate due to its low reactivity; secondly, there is difficult to control the stereoselectivity of the cycloaddition reaction between the plant oil based-epoxides and CO2. How to overcome these drawback, the design and synthesize a family of high active and sereoselective catalysts become a key scientific problems in the utilization of the plant oil. The work aims to completely break the situation in which polyurethane production relies on fossil fuels through the efficient utilization of CO2 and biomass resources and develop a polyurethane green synthesis method based on the concept of sustainable development.

针对新疆地区富产棉籽油而其食用需求有限的问题，面对新疆大化工布局导致CO2气体过度排放所引起的环境问题，发展一类以棉籽油和CO2为原料，立体选择性制备高立构规整性聚氨酯的绿色合成方法，符合人类对安全、环境友好、高性能化学品的需求趋势。目前限制这一技术的瓶颈问题有两个：一是植物油基环氧化物是一类比较惰性的化合物；二是植物油基环氧化物和CO2的环加成反应立体选择性难以控制。如何克服棉籽油这类高位阻底物反应活性较低和立体选择性难以控制的问题，发展一类高效、高立体选择性催化剂已成为目前植物油化工综合利用的关键科学问题。本项目旨在通过CO2和生物质资源的高效利用，削弱聚氨酯生产过度依赖化石能源的局面，发展一条符合可持续性发展理念的聚氨酯绿色合成路线。

新疆棉籽油资源丰富，面对棉籽油高值化利用途径有限的问题，发展了一条不饱和脂肪酸酯或棉籽油制备植物油基聚氨酯的植物油高值化利用的合成方法。.以不饱和脂肪酸酯或棉籽油为起始原料，经过环氧化物接枝或环氧化反应，首先制备了一类植物油基双环环氧化物，以我们课题组发展的Fe配合物为催化剂，双环环氧化物再与CO2通过偶联反应制得了一类植物油基双环环状碳酸酯，以其为聚合单体与三(2-氨基乙基)胺进行聚合反应，最终制备了一类植物油基聚氨酯，并对该聚氨酯的储能模量、交联密度、玻璃态转化温度、抗拉伸强度等各项性能参数进行了研究。此外，还合成了一系列金属催化剂和有机小分子催化剂，相继应用于偶联反应、CO2转化、氧化反应、烷基化反应，这将为不饱和脂肪酸酯或棉籽油的后续官能团功能化提供一系列合成工具和方法。.该项目为棉籽油资源化利用提供了一种高附加值的转化途径，并丰富了生物基聚氨酯新材料的研究范围。