Page 221 - 《精细化工》2020年第6期
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第 6 期 陈 睿，等: 超支化含苯基聚硅氧烷亲 CO 2 特性及分子模拟 ·1287·
说明超支化结构也会带来聚合物与 CO 2 分子间相互
作用的减弱。
4 结论
通过实验研究和模拟计算探究了超支化聚硅氧
烷在 CO 2 中的溶解性能，发现超支化聚硅氧烷对
CO 2 的亲和性优于直链结构。当大量苯基引入超支
化结构中不会对聚合物在 CO 2 中的溶解性产生较大
影响，这为超支化聚合物用于二氧化碳增稠奠定了
基础。超支化聚硅氧烷在 CO 2 中添加量为 1%~3%，
浊点压力上升不明显，HbSiO-Phen67.3%和 HbSiO-
Phen77.5%的浊点压力接近且均小于 HbSiO-KH，说
明在 HbSiO-KH 中引入苯基不会对聚合物在 CO 2 中
的溶解度带来不利影响，这与 MD 模拟结果一致。
在 MD 结果中，苯基超支化聚硅氧烷 HbSiO-Phen
比不含苯基的超支化聚硅氧烷 HbSiO-KH 和直链苯
基聚硅氧烷 meth-Phen-SiO 具有更低的 CED 和 δ 值，
说明分子间作用力更弱，有利于在 CO 2 中溶解。本
工作初步对超支化聚硅氧烷进行了探究。还有很多
其他超支化聚合物，如超支化聚醚、超支化聚碳酸
酯等可能在 CO 2 中具有良好的溶解性，以及经过基
团改性后可能对 CO 2 具有增稠作用，后续可对它们
进行探究。
致谢：作者衷心地感谢由浙江大学化学工程与
生物工程学院计算中心提供的计算资源。感谢页岩
油气富集机理与有效开发国家重点实验室提供实验
图 5 超支化有机硅聚合物和 CO 2 中 C—C 原子对的 RDF 测试设备。
（1 Å=0.1 nm） 参考文献：
Fig. 5 Radial distribution functions of the intermolecular
[1] LEI T, HUANG K S, KUO M C, et al. Utilization of supercritical
C—C pairs of polymers and C—C pairs of CO 2
CO 2 as a processing aid for preparation of ultrahigh molecular weight
在最上方，C-CO 2 /C-聚合物曲线（表示 CO 2 中碳原 polyethylene/functionalized activated nanocarbon fibers[J]. Polymer
子与聚合物中碳原子间的 RDF）高于 C-聚合物曲线 Engineering & Science, 2019, 59(7): 1462-1471.
[2] HENON F E, CAMAITI M, BURKE A, et al. Supercritical CO 2 as a
（表示聚合物中碳原子间的 RDF）。表明该聚合物
solvent for polymeric stone protective materials[J]. Journal of
与 CO 2 分子间具有较好的相容性，且 C-CO 2 /C-聚合 Supercritical Fluids, 1999, 15(2): 173-179.
物曲线与 C-聚合物曲线之间距离越大，说明聚合物 [3] SONG C S. Global challenges and strategies for control, conversion
与 CO 2 的相容性越好。为方便对比 4 种聚合物，图 and utilization of CO 2 for sustainable development involving energy,
catalysis, adsorption and chemical processing[J]. Catalysis Today,
5E 为 4 种聚合物的 C-聚合物的 RDF 值，曲线越高
2006, 115(1/2/3/4): 2-32.
表明该聚合物分子间相互作用越强，图中显示
[4] LI S Y, LI Z M, DONG Q W. Diffusion coefficients of supercritical
HbSiO- Phen27.3%分子间相互作用比 HbSiO-KH CO 2 in oil-saturated cores under low permeability reservoir
强，但 HbSiO-Phen 的 RDF 值没有更强，反而变低， conditions[J]. Journal of CO 2 Utilization, 2016, 14: 47-60.
说明苯基的引入在一定含量能增强聚合物分子间的 [5] OMAE I. Recent developments in carbon dioxide utilization for the
相互作用强度，超过一定含量时会带来分子间相互 production of organic chemicals[J]. Coordination Chemistry
Reviews, 2012, 256(13/14): 1384-1405.
作用的降低。图 5F 中显示各聚合物与 CO 2 间 C—C
[6] HU S H (胡斯翰), XU M X (徐明仙), DING C X (丁春晓), et al.
原子对的 RDF 值，发现苯基超支化聚合物与 CO 2 Resource utilization of supercritical CO 2 in organic synthesis [J].
间的 RDF 值比直链有机硅聚合物和 HbSiO-KH 低， Chemical Industry and Engineering Progress (化工进展), 2010,
