至塑料是有机合成高分子材料 二氧化碳也能变塑料?

公司新闻发布时间:2021-09-16

塑料是有机合成高分子材料 二氧化碳也能变塑料?

塑料是重要的有机合成高份子材料,利用非常广泛。

但是废弃塑料带来的“白色污染”也愈来愈严重。寻觅其他材料制造塑料,并解决塑料难以降解的问题,成为很多科研人员潜心研究的课题之1。

至塑料是有机合成高分子材料 二氧化碳也能变塑料?

超市商品的塑料包装

近日,中科院长春利用化学研究所研究员王献红在接受《中国科学报》记者采访时表示,他们已实现了2氧化碳基生物降解塑料的工业化生产。这意味着我们可以利用地球上常见且多余的2氧化碳,而非完全采取石油制作并范围化生产塑料了。

2氧化碳变塑料之谜

这项研究从19需要辨认词的不1样办法97年开始布局,如今已走过20个年头。“我们终究确认2氧化碳与环氧丙烷的共聚物是最有工业化前景的2氧化碳共聚物,因此将其命名为2氧化碳基塑料。”王献红说。

2氧化碳变身塑料的制备原理其实不难,即2氧化碳基生物降解塑料(PPC)的合本钱质,属于在金属催化剂活性中心上交替进行环氧丙烷的开环与2氧化碳的插入反应。那末,是甚么让这项研究延续了20年呢?王献红表示,困扰科研人员的是如何研发高活性催化剂,合成出高份子量2氧化碳基塑料,并通太低本钱改性,让这类物资到达最优性质。

公司实行ISO9001、IATF16949等质量管理体系

要解决这1问题,研究人员首先要解决的就是PPC中的聚醚含量太高会致使材料失去生物降解性的问题。而要解决这1问题就需要保证产物具有足够高的交替结构,恰好环氧单体聚合活性明显高于2氧由于本钱较高化碳。“由于2氧化碳性质稳定,很难活化。”王献红补充道。

那末,如何让环氧单体聚合活性与2氧化碳活性持平呢?研究人员采取高选择性催化剂,并需要比较严格的聚合条件。

第2个需要克服的困难就是,虽然高份子量PPC的熔体强度好,是制备超薄膜的理想材料,但聚合体系黏度随着份子量的提高而增加,进而下降份子量。所以需要选择特殊的搅拌情势和聚合条件。

第3个困难则是高性能生物降解地膜材料需要特殊的耐老化改性,只是与现在塑料中常见的聚烯烃体系助剂不同,而且本钱较高。

终究,通太长期研发,王献红带领研究团队开发了适合的高热稳定金属催化体系,不但具有较好的选择性和催化效力,还可工业化范围制备重均份子量超过50万的PPC,使PPC耐热性进1步提高,能够满足目前市场对超薄膜的需求;同时,研究人员还在助剂和成型加工装备上进行了系统研发,在确保PPC物化性能的条件下,大幅度下降了改性专用料本钱。

“我们从2氧化碳与环氧丙烷共聚反应的基本原理动身,探索了非均相、均相等多种催化体系下共聚反应从头到尾的全进程,对2氧化碳共聚反应进程中的能量、质量及动量传递进行了详细研究,同时研究了2氧化碳基塑料的结构和物化性能的调控方法,随后在小试、中试进程中对反应条件进行优化,在中试基础上与设计院密切合作,通过公道的流程摹拟和放大,完成万吨级工艺包的设计,并实现工业化。”王献红表示。

瞄准农业薄膜市场

在王献红的记忆中,研究进程中遇到的不如意10之89。而在数不清的失败中,王献红对成功的记忆也格外深入。

“2004年4月,我们经过3年时间在蒙西建立的吨级中试装置试车成功,让世界第1次看到PPC是可以工业化的,虽然后期由于原料和产品运输等缘由,并没有在蒙西建立大型工业化装置,但这套中试装置使我们在漫长的PPC工业化道路上迈出坚实1步。”王献红回想道。

在那以后,研究团队又经历了5年的尝试和耐心的等待,直到2009年6月,才在南通华盛新材料公司实现了PPC的连续吹膜,并以PCO2R商标于2011年4月取得美国生物降解塑料研究所(BPI)的论证,成为世界上第1个PPC的薄膜制品,为后续超薄生物降解PPC地膜打下了扎实基础。

虽然获得了万能材料实验性能做的实验有:拉伸、紧缩、曲折、剪切、粘接力、斯裂、剥离等1定成绩,但是王献红依然觉得只是走出了PPC工业化的1小步。他对现阶段的PPC工作其实不满意:1方面本钱偏高;另外一方面PPC的份子量依然需要提高,由于PPC是1种不结晶的材料,提高份子量对改良其性能尤其重要,“我们希望能将PPC的重均份子量提高到100万以上”。

“科研不应当过分寻求短时间目标,还是要有1个长时间的发展计划,同时科研也应当允许在1定阶段可能出现失败和反复。非常感谢中国科学院的科研体制,容忍我们失败。”王献红说。

现在,PPC终究实现了量产,而且其生产能力到达了5万吨/年。就目前的实验来看,PPC即便做成5~6微米的超薄膜,依然具有良好的空气和水气阻隔性,因此王献红瞄准的正是农用地膜领域,由于“这是1个消耗量150万吨/年的刚需市场”。

王献红说,如果PPC进入人们平常生活,最有可能出现在快递包装及胶带等1次性使用的薄膜,只是时间略长,预计普及工作要10~20年。

“这主要是由于目前单线生产范围仅为2万吨的水平,远远低于聚烯烃的百万吨,本钱方面与聚烯烃比依然有50%以上的差距,缺少竞争力。要想大范围普及,短时间内还需要做好生物降解塑料的宣扬工作,同时国家在政策上延续地支持。尽快扩大生产范围,下降本钱,开辟适合的利用市场依然是当务之急。”王献红补充道。