二氧化碳合成可降解塑料现状与进展.doc

二氧化碳合成可降解塑料的现状与进展 普通的塑料原料,如聚乙烯、聚丙烯等聚合物是以烃为单体聚合而成,而二氧化碳基聚合物则是以烃和二氧化碳为原料共聚而成,其中二氧化碳含量占31%～50% ,与常规聚合物相比,对烃及上游原料石油的消耗大大减少。二氧化碳基聚合物不但可以减少对石油的消耗,而且环境适应性也很理想。 1　世界研发现状与进展二氧化碳基聚合物使用后产生的塑料废弃物,可 以通过回收利用、焚烧和填埋等多种方式处理,废弃的二氧化碳基聚合物可以像普通塑料一样回收后进行再利用;进行焚烧处理时只生成二氧化碳和水,不产生烟雾,不会造成二次污染;进行填埋处理时,可在数月内降解[ 1 ]。二氧化碳降解塑料属完全生物降解塑料类,可在自然环境中完全降解,可用于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一次性医用材料、地膜等方面。二氧化碳降解塑料作为环保产品和高科技产品,正成为当今世瞩目的研究开发热点。美国、韩国、日本、俄罗斯和我国台湾的科学家在二氧化碳基聚合物领域进行了大量的研发工作。目前已批量生产的二氧化碳塑料原料主要有二氧化碳/环氧丙烷共聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧乙烷三元共聚物、二氧化碳/环氧丙烷/环氧环己烷三元共聚物等品种。将二氧化碳(CO2 )与环氧丙烷( PO)共聚的技术于上世纪60年代首次发现,但是由于副反应生成环状丙烯碳酸酯(CPC)而未能推向商业化,该副反应导改生成不稳定的低相对分子质量共聚物。。现在,由日本东京大学工程学院化学与生物技术系Kyoko Nozaki教授开发的新催化剂基本上解决了这一限制。新催化剂为含有二个醋酸酯配合基的双- (哌啶基甲基) - 羟碘钴( Ⅲ)络合物,它由醋酸钴与对应的双水杨叉二胺反应合成,随后在过量醋酸和空气存在下进行氧化而成。该催化剂可使CO2 与环氧化物,如环氧丙烷、环氧1 - 丁烷和环氧1 - 己烷反应可选择性地生成共聚物。例如,该催化剂可用于美国Cornell大学研究人员首次发现一种方法,利用可再生资源和CO2 可制取塑料。直至迄今, 使用CO2 为原材料制取聚合物,还需使用石油衍生物如环氧丙烷或环氧环己烷。而新的聚合物———替代的R -环氧柠檬烷(LO)单体与CO2 的共聚体,称之为聚碳酸柠檬酯( PLC) ,它有许多类似聚苯乙烯( PS)的特性,同时具有可生物降解性。R - 环氧柠檬烷由自然界的环状单萜烯、柠檬烯( 1, 8 - 萜二烯)得到,它存在于300多种植物中。柠檬果皮中高达90% ～97%的油就含有R - 环氧柠檬烷的对映体。使CO2 与环氧丙烷分子制取共聚物,其平均相对分子质量为26 500。反应发生在DME (1, 2 - 二甲氧基乙烷)溶剂和1. 4 MPa CO2 压力条件下,产率为99% ,选择性为97% ,环状丙烯碳酸酯的生成则受到抑制。这类共聚物的商业化生产为利用CO2 提供了机遇,从而可减少这种温室气体排向大气。 学科新闻：中国二氧化碳可降解塑料材 料研究创7项世界第一 2009年7月末,中国科学院长春应用化学研究所近日传来喜讯，该所历时8年研究并通过与企业合作，突破了二氧化碳可降解塑料(PPC)研究中的系列技术关键，并创下该研究领域7项世界第一。这7项研究成果分别为：在内蒙古建成世界首条、也是规模最大的3 000吨/年PPC生产线；首次在世界上将二氧化碳聚合物的玻璃化温度提高到-10 ~120 ℃，使用温度提高到70 ℃，大幅拓展了PPC的应用范围；率先开发出数均分子质量超过15万、重均分子质量超过100 万、二氧化碳含量超过42%(质量比)的二氧化碳共聚物；首次生产出具有可完全生物降解性能的高阻隔薄膜材料，该薄膜可大规模用于食品包装材料；在国际上率先突破二氧化碳共聚物连续吹制成膜的加工瓶颈，开发出具有我国自主知识产权的大面积、连续薄膜制备技术；成功开发出PPC医用敷料，建立了该敷料的企业标准，获得了世界首个二氧化碳共聚物医用一 次性可降解材料的生产许可证。