聚烯烃是国民经济建设的重要基础材料。2018年，世界聚乙烯产能11743万吨，中国聚乙烯产能1938万吨，占全球总产能16.5%。我国石化企业聚烯烃产品牌号单一，高端专用料缺乏，低价竞争严重，迫切需要通过技术创新，扭转被动局面。用聚烯烃增强聚烯烃不仅工艺简单、而且符合聚烯烃材料循环利用的绿色环保理念。但由于技术本身的难度以及国外专利制约，有关的催化技术、化学工程技术，仍然是卡脖子技术。超高分子量聚乙烯UHMEPE原位在线增强HDPE、LLDPE等普通聚乙烯是目前国际上的研究热点，其核心是UHMWPE分子链的解缠绕技术。在国际上，一方面，通过溶剂浓度和溶剂结构的调控，进行UHMWPE溶液拉伸取向实现分子链的解缠绕，得到高强度高模量的聚乙烯纤维等；另一方面，通过茂金属单活性中心的精准催化，得到分子链解缠绕的M UHMWPE，大大降低了UHMWPE的加工难度。由于后者展示出更好的经济和环保综合效应而成为人们的研究重点。但是针对传统Ziegler-Natta催化剂制备Z-N UHMWPE这一广阔市场，解缠绕的聚合催化手段一直未有突破。

聚烯烃是国民经济建设的重要基础材料，其中，40%的产能由流化床聚合反应器所完成。然而，在流化床聚合工艺所生产的产品中，通用料占95%以上，专用料缺口非常突出。如何在单一的流化床反应器中生产高性能聚乙烯产品，提升装置竞争力，是突破我国聚烯烃领域技术与产品开发瓶颈的关键。课题组以构建单一反应器内差异化聚合环境、通过催化剂穿梭聚合以调变产品结构为目标，开发了气液固三相/气固两相流型复合共存的乙烯云聚合流化床工艺（气液法流化床聚乙烯工艺）。实验和工业数据均表明，流化床反应器内的颗粒持液状态及流动传递行为对聚合活性和产品结构具有决定性的作用。课题组建立了基于介尺度竞争协调原理的云区预测模型，全面描述颗粒持液状态、气泡尺寸、颗粒温度、组分浓度、聚团尺寸等重要参数，并与产品性质相关联。通过在侧壁喷液流化床中建立电磁感应加热外覆石蜡的石墨颗粒的方法，模拟了液体存在下活性颗粒的反应放热过程，揭示了液桥力、固桥力及二者协同作用下的颗粒团聚流态化行为及转变规律，提出基于颗粒团聚力与破碎力之比分布的流态化转变判据。

二氧化碳能否合成生物降解塑料？这个问题在原理上自1969年就有明确的正面结论了，但是这种生物降解塑料是否具备工业化价值，却从其诞生之初就一直面临重大挑战，至今未能给出明确的答案。原因在于实验室合成高分子品种多样，但一个高分子能被市场接受成为大品种塑料必然经历长时间极为艰难的历程。由于高分子材料是一个需要进入应用终端的材料品种，因此二氧化碳基生物降解塑料在宏观上所面临的挑战是“性价比的竞争力是否能支撑其工业化动力”，但是微观上则可翻译为“合成二氧化碳基生物降解塑料的催化效率和聚合物性能与传统高分子相比是否具有竞争力”，因此催化剂设计和聚合物性能调控研究是该领域科研工作的两个制高点和核心要素。

借此论坛机会，我们将整理本实验室和国内外研究和工业部门在二氧化碳合成生物可降解塑料方面的科研和工业化路径，重点是环氧丙烷-二氧化碳共聚物（PPC）和环氧环己烷-二氧化碳共聚物（PCHC）。我们将从非均相催化剂到均相催化剂的设计出发探讨催化剂技术的进步和未来发展趋势，并介绍我们在最近10年来在环境友好的卟啉铝催化体系方面的研究进展。

聚乳酸（PLA）是一种环境友好生物可降解材料，其性能与聚丙烯相近，改性后可替代聚乙烯薄膜，因此，在包装制品、餐具、容器、生物医药等领域具有广泛的应用。原料单体丙交酯的开环聚合是合成高分子量PLA的常用方法，由于开环聚合的原料单体丙交酯手性单体的构型和旋光纯度及其聚合方法直接影响PLA的微观链构型、结晶度、力学强度和制品的耐热性能。PLA的主链构型对聚合物的降解和物理性能都有很大的影响，杂同和无规立构PLA是不结晶的高分子，降解速度较快；间同立构的PLA是结晶性高分子，熔点为149℃；全同立构的PLA是结晶高分子，熔点180℃，降解速度缓慢。而将光学纯的聚右旋乳酸（PLLA）和聚左旋乳酸（PDLA）等比例混合可以形成熔点高达254℃的立体复合物，对提高耐热PLA的实际应用具有重要的指导价值。

丙交酯的低成本制备是制约PLA应用推广的瓶颈问题，通常采用乳酸低聚和低聚物裂解的两步法工艺。我们与吉林大学合作，采用酸性多孔分子筛作为催化剂，创新性地进行了一步法制备丙交酯技术的开发，节约了能源，降低成本10%以上。