传统聚碳酸酯（PC）以石油基化合物双酚A（BPA）和光气为原料合成，因为BPA的雌激素效应以及光气的剧毒挥发性导致传统工艺存在一些缺点。目前，采用生物基单体异山梨醇（ISB）和二氧化碳基化合物碳酸二甲酯（DMC）为原料直接一步酯交换熔融缩聚合成异山梨醇型聚碳酸酯（PIC），不仅绿色无毒，而且与传统的双酚A型聚碳酸酯相比，具有更加优异的光学性能、耐划伤和耐热性能，已经成为现在开发高性能聚碳酸酯的研究方向。但是要合成性能优异的PIC，同样是一个巨大的挑战，首先，ISB存在分子内氢键导致其反应活性低；其次，DMC存在甲基化和甲酯化的竞争反应，并且甲基化产物抑制PIC分子链的增长；最后，ISB的刚性结构导致PIC的力学柔韧性能差，加工性能不好，限制了其工程化的使用。针对以上的难点，我们重点开展了以下工作，其主要研究内容及创新点如下： (1)筛选一系列有机碱金属催化剂，考察了不同有机碱金属对ISB的催化活性和DMC甲酯化反应的选择性。利用DFT模拟计算、红外、核磁、质谱等分析手段结合试验数据，研究了催化剂自身阴阳离子结合能以及其活化反应底物的能力等因素之间的相互关系对合成PIC的影响，并获得了催化剂开发和设计的理论指导依据。另外，通过核磁对PIC低聚物和终聚产物的端基官能团结构进行表征分析，获得了ISB和DMC的反应特性规律。最后结合质谱分析首次捕捉到了PIC合成过程中的中间体，结合中间体结构最终提出了阴阳离子共同促进链增长的机理。 (2)结合离子液体阴阳离子的可设计性，设计并合成一系列以邻、间、对苯二酚为阴离子，[N1111]+、[N2222]+、[N3333]+、[N4444]+为阳离子的双活性位点离子液体催化剂，并对其催化活性进行了筛选，合成了高分子量的PIC。结合试验数据和DFT模拟计算研究了阴阳离子活性位点的类型、数量和空间结构等因素对催化活性的影响，发现了双活性位点离子液体催化剂催化DMC和ISB合成PIC的反应活性规律。最终结合对PIC合成过程中间体的捕捉分析，证实了DMC和ISB交替加成的反应路径，为DMC和ISB合成PIC反应机理的研究提供了理论支持。 (3)为进一步提高催化活性，设计合成了以[Py]-、[Im]-、[Tr]-为阴离子，[N2222]+、[Emim]+、[P4444]+为阳离子的7种离子液体催化剂，对其化学结构和热稳定性进行了表征。经活性筛选，[Emim][Im]展现了最高的催化活性，实现了ISB的98%转化率，并合成了重均分子量为53100 g/mol的PIC。另外，通过核磁手段对不同温度下合成PIC的反应过程进行原位跟踪表征，发现了反应工艺条件对DMC甲基化反应、ISB内外羟基活化存在的影响规律，并使用核磁证实了离子液体阴阳离子与底物之间的相互作用，结合全文的表征分析，最终提出了阴阳离子协同氢键共同促进链增长的机理。 (4)提出一步法共聚新方法，缩短了聚合工艺流程，提高了反应效率，并筛选了一系列脂肪族和芳香族二醇单体成功合成了共聚改性PIC。另外经过芳香族二醇单体配比的优化，最终合成了重均分子量高达80300 g/mol的共聚PIC，并且通过对共聚PIC羰基碳区的碳谱进行积分计算分析，找到了共聚PIC的玻璃转化温度降低规律。DSC和TGA分析结果表明，基本实现了PIC热学性能的可控和可调。另外，DMA测试结果表明芳香族二醇单体的引入有效改善了PIC的柔韧性，降低了PIC的刚性。通过共聚改性研究不仅极大地改善了PIC的柔韧性和加工性能，而且保持了较高的热学性能。