二氧化碳合成可降解塑料

二氧化碳合成可降解塑料(ppc)普通的塑料原料，如聚乙烯、聚丙烯等聚合物是以烴為單體聚合而成，而二氧化碳基聚合物則是以烴和二氧化碳為原料共聚而成。應(yīng)用二氧化碳降解塑料屬完全生物降解塑料類(lèi),可在自然環(huán)境中完全降解，可用于一次性包裝材料、餐具、保鮮材料、一次性醫(yī)用材料、地膜等方面。普通的塑料原料,如聚乙烯、聚丙烯等聚合物是以烴為單體聚合而成，而二氧化碳基聚合物則是以烴和二氧化碳為原料共聚而成，其中二氧化碳含量占31%-50%，與常規(guī)聚合物相比，對(duì)烴及上游原料石油的消耗大大減少。二氧化碳基聚合物不但可以減少對(duì)石油的消耗，而且環(huán)境適應(yīng)性也很理想。60年代首次發(fā)現(xiàn)，但是由于副反應(yīng)生成環(huán)狀丙烯碳酸酯(CPC)而未能推向商業(yè)化，該副反應(yīng)導(dǎo)改生成不穩(wěn)定的低相對(duì)分子質(zhì)量共聚物?！，F(xiàn)在，由日本東京大學(xué)工程學(xué)院化學(xué)與生物技術(shù)系KyokoNozaki教授開(kāi)發(fā)的新催化劑基本上解決了這一限制。2009年7月末，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所近日傳來(lái)喜訊，該所歷時(shí)8年研究并通過(guò)與企業(yè)合作，突破了二氧化碳可降解塑料（PPC）研究中的系列技術(shù)關(guān)鍵，并創(chuàng)下該研究領(lǐng)域7項(xiàng)世界第一。這7項(xiàng)研究成果分別為：在內(nèi)蒙古建成世界首條、也是規(guī)模最大的3000噸/年P(guān)PC生產(chǎn)線(xiàn)；首次在世界上將二氧化碳聚合物的玻璃化溫度提高到-10~120°C,使用溫度提高到70°C,大幅拓展了？?。的應(yīng)用范圍；率先開(kāi)發(fā)出數(shù)均分子質(zhì)量超過(guò)15萬(wàn)、重均分子質(zhì)量超過(guò)100萬(wàn)、二氧化碳含量超過(guò)42%（質(zhì)量比）的二氧化碳共聚物；首次生產(chǎn)出具有可完全生物降解性能的高阻隔薄膜材料，該薄膜可大規(guī)模用于食品包裝材料；在國(guó)際上率先突破二氧化碳共聚物連續(xù)吹制成膜的加工瓶頸，開(kāi)發(fā)出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大面積、連續(xù)薄膜制備技術(shù)；成功開(kāi)發(fā)出PPC醫(yī)用敷料，建立了該敷料的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，獲得了世界首個(gè)二氧化碳共聚物醫(yī)用一次性可降解材料的生產(chǎn)許證。使用CO2為原材料制取聚合物，還需使用石油衍生物如環(huán)氧丙烷或環(huán)氧環(huán)己烷。而新的聚合物替代的R-環(huán)氧檸檬烷（LO）單體與CO2的共聚體,稱(chēng)之為聚碳酸檸檬酯（PLC）,它有許多類(lèi)似聚苯乙烯（PS）的特性，同時(shí)具有可生物降解性。R-環(huán)氧檸檬烷由自然界的環(huán)狀單萜烯、檸檬烯（1,8-萜二烯）得到，它存在于300多種植物中。檸檬果皮中高達(dá)90%~97%的油就含有R-環(huán)氧檸檬烷的對(duì)映體。使CO2與環(huán)氧丙烷分子制取共聚物，其平均相對(duì)分子質(zhì)量為26500。反應(yīng)發(fā)生在DME（1,2-二甲氧基乙烷）

溶劑和1.4MPaCO2壓力條件下，產(chǎn)率為99%,選擇性為97%,環(huán)狀丙烯碳酸酯的生成則受到抑制。這類(lèi)共聚物的商業(yè)化生產(chǎn)為利用CO2提供了機(jī)遇，從而可減少這種溫室氣體排向大氣。名稱(chēng)代表性商品牌號(hào)資源利用技術(shù)性能加工性能應(yīng)用性能名稱(chēng)代表性商品牌號(hào)資源利用技術(shù)性能加工性能應(yīng)用性能降解性能二氧化碳全降解塑料利用CO2廢氣.變廢為寶，減少石油資源一半的使用巳通過(guò)中試技術(shù)鑒定良好阻氣性好.透明度、斷裂伸長(zhǎng)率高可生物降解性好.兼具有光降解性能聚己內(nèi)酯(PCL)TonePolymer石油化工資源技術(shù)較成熟，已有商品問(wèn)世良好生體適性、力學(xué)性能好.熔點(diǎn)低于60°C生物降解性能良好聚乳酸EcoPLA淀粉、農(nóng)副產(chǎn)品可再生資源技術(shù)較成熟，已有商品問(wèn)世良好透明度高生物降解性能，安全性能好淀粉基塑料Novon淀粉可再生資源技術(shù)較成熟，已有商品問(wèn)世良好透明度、耐水性較差生物降解性能優(yōu)聚3-羥基丁酸和戊酸酯共聚物(PHBV)Biopol淀粉、廢糖蜜等可再生資源技術(shù)較成熟，已有商品問(wèn)世良好生體適性、阻氣性好.熔點(diǎn)145°C生物降解性能，水解性能好聚乙烯醇(聚己內(nèi)酯y淀粉合金MetarBi石油資源、淀粉可再生資源技術(shù)較成熟，已有商品問(wèn)世良好生物降解性能優(yōu)類(lèi)似普通塑料表1二氧化碳降解塑料與其他降解塑料的比較四比普通塑料價(jià)格高810倍比普通塑料價(jià)格高4~6倍比普通塑料價(jià)格高2~3倍比普通塑料價(jià)格高2~4倍比普通塑料價(jià)格高3~4倍比普通塑料價(jià)格高2~4倍價(jià)格難題之一：成本壓力太大。目前我國(guó)開(kāi)發(fā)成功的二氧化碳降解塑料技術(shù)主要有4種，即中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所的以稀土配合物、烷基金屬化合物、多元醇和環(huán)狀碳酸酯組成的復(fù)合催化劑為核心的高效脂肪族聚碳酸酯制備技術(shù)；中科院廣州化學(xué)所的以納米催化劑為核心的二氧化碳與環(huán)氧丙烷反應(yīng)生產(chǎn)全降解塑料技術(shù)；天津大學(xué)的以稀土絡(luò)合催化劑為核心的二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷共聚反應(yīng)生產(chǎn)脂肪族聚碳酸酯技術(shù)；廣東中山大學(xué)的以高效納米催化劑為核心的環(huán)氧丙烷高效合成聚碳酸亞丙酯樹(shù)脂技術(shù)。在這4種技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的有3種，依次是采用中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所技術(shù)建成投產(chǎn)的內(nèi)蒙古蒙西高新科技集團(tuán)3000噸/年、中海石油化學(xué)股份公司3000噸/年降解塑料項(xiàng)目采用廣東中山大學(xué)技術(shù)建成投產(chǎn)的河南南陽(yáng)天冠集團(tuán)5000噸/年項(xiàng)目，以及采用中科院廣州化學(xué)所技術(shù)建成投產(chǎn)的江蘇玉華金龍科技集團(tuán)金龍綠色化學(xué)有限公司2000噸/年降解塑料項(xiàng)目。由于這些項(xiàng)目規(guī)模小，項(xiàng)目所用催化劑要么是稀土系催化劑，要么是納米催化劑，目前只能小批量生產(chǎn)，產(chǎn)量低、價(jià)格貴。此外，項(xiàng)目所需主要原料之一環(huán)氧丙烷和環(huán)氧氯丙烷價(jià)格也很高，再加上不菲的新產(chǎn)品推廣費(fèi)用，導(dǎo)致二氧化碳降解塑料的最終成本高達(dá)18000元/噸以上。在石油基塑料價(jià)格隨石油價(jià)格走低的情況下，二氧化碳降解塑料企業(yè)的成本壓力越來(lái)越大，已經(jīng)影響到企業(yè)的正常經(jīng)營(yíng)。難題之二：需求小銷(xiāo)售難。二氧化碳降解塑料居高不下的成本，支撐其價(jià)格始終高于石油基塑料1.5-2倍。加之其熱穩(wěn)定性、阻隔性、加工性與石油基塑料存在一定差距，限制了其只能在食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生等有特殊要求的極少數(shù)領(lǐng)域使用，無(wú)法在需求巨大的薄膜、農(nóng)地膜等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。不僅如此，即便在有限的食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，也面臨聚乳酸、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯等降解塑料的沖擊與競(jìng)爭(zhēng)，使得二氧化碳降解塑料的消費(fèi)市場(chǎng)十分狹小，產(chǎn)品銷(xiāo)售困難。難題之三：投資風(fēng)險(xiǎn)大。就單位產(chǎn)品投資額而言，二氧化碳降解塑料項(xiàng)目的投資額比煤制油還高，一個(gè)1萬(wàn)噸/年二氧化碳降解塑料項(xiàng)目往往需要1.4億元以上的資金投入，單從經(jīng)濟(jì)效益考慮，項(xiàng)目的投資風(fēng)險(xiǎn)是很大的。中海石油化學(xué)股份公司和內(nèi)蒙古蒙西高新集團(tuán)也坦承，如果不計(jì)算節(jié)能減排和環(huán)保效益，二氧化碳降解塑料項(xiàng)目根本不賺錢(qián)甚至?xí)r錢(qián)。據(jù)了解，2007年底至今，雖然吉林、河南、遼寧、江蘇、廣東、寧夏等省區(qū)先后推出18個(gè)累計(jì)80萬(wàn)噸/年二氧化碳降解塑料招商項(xiàng)目，但實(shí)施的只有廣州天成生物降解材料有限公司一家。國(guó)家應(yīng)從節(jié)能減排與環(huán)保的戰(zhàn)略高度，加大對(duì)包