环氧乙烷开环聚合反应的产物(PEO,polyethy-leneoxide),是一种线性结晶的高分子聚合物,具有良好的水溶性且毒性低,主要用于抗静电剂、润滑剂、增稠剂、絮凝剂、纺织浆料等领域。研究环氧乙烷的开环聚合机理对认识该类物质的结构和实现可控制备具有重要意义。环氧乙烷作为有高度张力的三元环,在亲核试剂作用下能发生阴离子聚合、在亲电试剂作用下可以发生阳离子聚合,这是目前工业上已广泛使用的两种方法。到目前为止,关于环氧乙烷开环聚合反应实验研究的报导较多,而应用密度泛函理论(DFT)进行的研究相对较少。近几年,本课题组开展了较大量的关于开环聚合的实验研究,以及应用DFT方法进行的原料分子在活性中心吸附活化的研究,取得了一些有创新的进展。张治国等运用B3LYP的方法计算了环氧乙烷均聚反应历程,发现环氧乙烷的基态分子不能发生均聚,而当环氧乙烷基态分子被亲电试剂或亲核试剂进攻时,可以进一步生成新的亲电或亲核试剂,从而引发环氧乙烷均聚。Bouma等运用CAS-SCF和MP2方法计算了环氧乙烷C—C键开环的阳离子异构体,发现平面结构CH2OCH+2阳离子能量比环氧乙烷阳离子能量低82kJ·mol-1。王大喜等曾用量子化学MNDO方法探讨了烷基苯酚聚氧乙烯醚的酸、碱催化活性和反应机理,其理论研究较好地解释了实验现象。Mu等采用分子动力学(MD)模拟和介观模型模拟的方法,分别计算了聚环氧乙烷和聚甲基异丙稀酸盐在不同温度下的相溶性,得到了在较高温度时会发生两相分离的结果,与实验现象很好地吻合。通过实验和理论计算,Cendejas等对比了不同引发剂对环氧丙烷阴离子开环聚合的影响。另外,Frimand等还对环氧乙烷的结构进行了精确的计算。

    环氧乙烷的开环聚合产物结构为链式,且开环聚合常用的阴离子引发剂有碱金属的烷氧化物(如醇钠)、氢氧化物、氨基化物、有机金属化合物、碱土金属氧化物等。以醇钠(M茌A苓,其中M代表碱土金属Na,A代表烷氧基RO)引发环氧乙烷开环聚合反应属于典型的阴离子活性聚合机理,即由链引发和链增长等两步基元反应组成,都是由烷氧阴离子进攻碳原子,使其开环聚合成线性聚合产物。东光鑫丰化工回收甲醇，回收乙醇等产品。