绿色低碳循环发展!捕捉二氧化碳制作生物降解塑料前景可期!

二氧化碳(CO2)是碳循环的最终产物,也是主要的温室气体,但同时CO2也是一种廉价易得的碳氧资源,利用CO2制备聚合物技术既可以使温室气体“变废为宝”,又可以减轻化学工业对石油资源的依赖,这也是《“十四五”循环经济发展规划》提到的核心要点:绿色低碳循环发展。二氧化碳基塑料就是一个正在快速发展的新兴环保材料。

二氧化碳基塑料简介

二氧化碳基塑料指数均分子量高于100kg/mol的脂肪族聚碳酸酯材料,即聚碳酸亚丙酯(简称PPC),是由二氧化碳和环氧丙烷共聚合成的脂肪族聚酯。以二氧化碳为原料已经实现了尿素、水杨酸及其他一些含有碳酸酯基团材料的工业化合成,尤其是二氧化碳基塑料还具有生物降解的性能,使得二氧化碳基塑料具有利用废弃资源合成环保材料的独特优势。

图 二氧化碳与环氧化物的共聚反应 来源《从二氧化碳制备生物降解塑料:机会与挑战》

二氧化碳基塑料生物降解低成本优势

二氧化碳基生物降解塑料目前已经在生物降解农用地膜、快递包装等领域完成了万吨级规模化应用验证。由于PPC含有超过40wt%的CO2,显示出明显的低成本特性,有望解决长期制约生物降解塑料产业发展的成本瓶颈,同时所合成的二氧化碳基塑料还具有优良的阻水阻氧性,在阻隔性包装薄膜领域显示出巨大的应用潜力,正在推动千万吨量级绿色环保产业的快速形成。

研究现状及生产企业

经过近50年的发展研究,以PPC为代表的二氧化碳基聚合物已从实验室走向了工业化。中国科学院长春应用化学研究所自1997年以来一直从事PPC的合成、结构和性能调控的研究,在2004年与蒙西高新技术集团公司合作实现了千吨级PPC的中试, 2013年,在浙江台州建成了世界首条万吨级PPC生产线后,2017年4月开始在吉林市化学工业循环经济示范园区建设5万吨PPC生产线。

自2004年长春应化所与内蒙古蒙西集团合作建成的千吨级PPC中试项目开始,香港博大东方、南通华盛、科思创Covestro、Novomer、Econic、联创股份等多家国内外企业陆续开展了多个二氧化碳聚合物项目,产品涵盖生物降解塑料、热塑性塑料、聚氨酯水性胶、弹性体等新型材料。

表 世界主要PPC生产企业 来源:中国化工新材料产业发展报告(2020)

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