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二氧化碳合成可降解塑料的国内外进展
2010-6-29 来源:中国聚合物网
关键词:降解塑料 生物降解 塑料母料

    从水泥窑尾气中提取二氧化碳(CO2),通过一系列工艺将其制备成食品级纯净度,再作为原料用于全降解塑料生产,这项具有独立知识产权,国内首创的全生物降解二氧化碳共聚物技术,已由内蒙古蒙西高新技术集团开发成功并投入实际应用。用此技术建立的年产3000吨全生物降解二氧化碳共聚物示范生产线,截至2008年已实现运行4年多,共生产产品12000多吨,各项技术指标均达到世界领先水平。这标志着该公司二氧化碳基生物降解塑料技术跻身世界前列。该生产技术为蒙西集团与中科院长春应用化学研究所合作开发,已通过中科院高技术研究与发展局组织的专家验收和科技部’863’项目验收。目前,此项目共投入资金2900多万元,建成的全生物降解二氧化碳共聚物示范生产线是全球投入运行的规模最大的同类生产线。该生产线生产的二氧化碳基全生物降解塑料,二氧化碳共聚物的数均相对分子质量达到10万左右,是此技术问世前世界最高水平的两倍多,可以替代传统塑料材料,从而在性能上确保二氧化碳共聚物真正作为塑料的可规模化使用。在专利技术方面,该项目还成功开发出稀土三元催化剂,使聚合反应时间从20小时缩短到8小时以内,8小时内催化剂活性达到50克聚合物/克催化剂,是此前世界最高水平的4倍。同时,在二氧化碳共聚合催化体系、聚合方法等方面,蒙西集团已获授权美国专利2项、中国专利3项,建立了比较完备的自主知识产权体系。据介绍,该生产线每生产1吨降解塑料,可利用二氧化碳0.45~0.5吨,不仅使二氧化碳变废为宝,得到综合利用,而且生产出的全生物降解塑料又可大大减少白色污染,形成科学合理的循环经济产业链。目前,该项目已批量生产的二氧化碳基塑料母粒主要有二氧化碳/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3个品种,外观均为淡黄色粒子或无色透明粒子,二氧化碳单元含量为31%~50%。在强制性堆肥条件下,这些全生物降解塑料可在5~60天内完全分解。依托年产3000吨全生物降解二氧化碳共聚物示范生产线自有技术和成功运行经验,蒙西集团正在扩大规模,3万吨/年的同类生产线于2007年底投产,一年可消耗12600吨二氧化碳。
    中科院长春应化所2009年2月宣布,该所承担的二氧化碳共聚物及其产品产业化项目通过鉴定。经过4年的开拓,该项目取得了3项世界第一:在国际上首次解决了二氧化碳共聚物的冷流难题;率先开发出具有生物可降解性能的高阻隔薄膜材料;获得全球首个二氧化碳共聚物医用可降解材料生产许可证。
    二氧化碳共聚物自问世以来,因其能高效利用二氧化碳并解决塑料的“白色污染”问题而备受关注。但其合成过程中始终存在的催化剂效率低、聚合物加工性差、成本高等难题成为二氧化碳共聚物及其产业化的瓶颈,也是各国竞争的焦点。长春应化所于2004年初就已成功开发出可工业化应用的稀土三元催化剂,并在蒙西建成世界首条千吨级二氧化碳共聚物生产线,确立了我国在该领域的国际领导地位。为加速推进二氧化碳共聚物产业化,开发出具有实用价值的二氧化碳共聚物产品,2004年10月,长春应化所承担并实施了吉林省科技发展计划重大项目——二氧化碳共聚物及其产品产业化推进项目。该项目历时4年,取得了一系列在国际上居于领先水平的创新性成果。项目组开发的多元共聚新型稀土催化剂和强化交联的新技术,解决了二氧化碳共聚物在30℃以上便存在严重冷流现象这一国际上一直未解决的难题,有效提升了二氧化碳共聚物的催化剂效率。长春应化所科研人员引入外部结晶控制聚合物聚集态的方法,突破了二氧化碳共聚物连续吹制成膜的技术难题,在国际上率先开发出具有生物可降解性能的高阻隔薄膜材料。他们还与吉林金源北方科技发展有限公司联手,开发出二氧化碳共聚物医用敷料,并获得了世界上第一个二氧化碳共聚物医用一次性可降解材料生产许可证。目前,该公司已投入3000万元建立了医用敷料生产线。
    此外,长春应化所项目组还同中国海洋石油总公司合作,成功建成年产3000吨二氧化碳共聚物生产线。
    目前长春应化所与其他单位共同承担的国家“十一五”科技支撑计划项目——全生物降解塑料产业化关键技术的研发也已启动,该项目将在国内建成多条万吨级二氧化碳共聚物生产线,开发低成本、高性能的系列二氧化碳共聚物产品。
    中科院长春应化所发挥技术源头优势,还积极开发下游产品。已协助威海赛绿特科技发展有限责任公司建立了医用二氧化碳塑料加工平台;协助宁波天安生物股份公司建立了全生物降解材料在一次性餐具、食品包装等方面的加工平台,推进了该成果的工业化和市场化进程。
    由江苏中科金龙股份公司与中科院广州化学所联合研制的以CO2为原料制备完全可降解塑料材料新技术,通过国家环保总局组织的重大科技成果鉴定。该技术开发出新型CO2共聚催化剂分离系统,得到了无色催化剂含量低于百万分之十的脂肪族聚碳酸酯多元醇,可以生产出聚氨酯材料。这种新型全生物降解泡沫塑料可应用于包装材料,具有广阔的市场前景。这项新技术生产出的产品不仅成本低,而且还可完全降解,可解决’白色污染’危害,为温室气体CO2的回收利用打开新的途径。中科金龙公司和广州化学所这项技术,不仅可为聚氨酯提供一种全新的原材料,还可衍生出众多新型产品,从而形成全新的塑料产业链条。
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(苒儿)
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