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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

    江苏金龙绿色化学公司以二氧化碳为原料年产2000吨脂肪族聚碳酸亚乙酯及基于该树脂的降解型聚氨酯泡沫塑料产业化项目通过鉴定。该技术具有自主知识产权,在二氧化碳催化活化技术、聚氨酯泡沫塑料的高生物降解性等方面达到了国际先进水平。利用该技术每消耗1吨二氧化碳能生产出约3吨脂肪族聚碳酸亚乙酯树脂,并生产出约6吨降解型聚氨酯泡沫塑料。该产品性能优异,不仅可以替代市场上的普通包装材料和建筑用隔热材料,而且可用作电器及环保要求高的包装材料,对消除白色污染、突破家电出口面临的绿色壁垒起到重要作用。该公司研发的二氧化碳制备聚氨酯(PU)泡沫塑料技术,通过由国家环保总局组织的鉴定。这种产品作为缓冲包装材料,废弃后可完全生物降解。该项技术以二氧化碳气体为主要原料,通过与环氧化物调节共聚得到脂肪族聚碳酸酯多元醇及聚氨酯泡沫塑料。制备的聚氨酯泡沫塑料可完全生物降解,不留任何有害物质。经中国环境科学院检测,二氧化碳制聚氨酯泡沫塑料一个月降解33%,优于合成高分子材料及其与淀粉的共混物,具有高强度、高模量等特点。
    江苏中科金龙化工股份有限公司年产2万吨二氧化碳树脂的连续生产线于2007年6月初投产。至此,该公司完成了以二氧化碳为原料生产高分子树脂的工业放大试验,建成了世界上第一条万吨级具有自主知识产权的二氧化碳制备全生物降解塑料生产线。这种二氧化碳树脂性能独特,同时具备了聚醚的耐水解性能和聚酯的耐磨、耐油性能,而其生物降解性能与植物纤维等天然产物相近。据介绍,该技术的原料将主要来自发电厂、炼油厂、水泥厂、酿酒厂和化肥厂等作为废物大量排出的温室气体———二氧化碳。其产品泡沫塑料在废弃后,能够被微生物如真菌、细菌、放射线菌分泌的酶分解或氧化,从而降解成水溶性碎片,最终被完全分解成二氧化碳和水。降解过程中产生的小分子化合物和二氧化碳可以被植物吸收,为植物生长提供养分。经中国环境科学研究院检测,这种新产品的废弃物一个月可降解33%,与植物纤维、稻草等天然产物相近,优于所有大品种合成高分子材料。同时,该泡沫塑料还具有高强度、高模量、容易实现阻燃等特点。江苏玉华金龙科技集团与中科院广州化学所合作成立的江苏中科金龙化工股份有限公司已经开发出新型聚合催化剂、新型生产工艺、新的应用领域,如全生物降解及可控生物降解高回弹软泡、塑料母粒、黏合剂、涂料等等。企业已经申请发明专利11项,目前获授权4项。
    以二氧化碳为原料生产全降解塑料生产线在河南天冠集团实现产业化运行。据介绍,投入运行的这条5000吨/年全降解塑料产业化生产线,采用高活性、高催化效率的催化剂,将天冠集团在生产酒精过程中排放的二氧化碳废气聚合成全降解塑料——聚碳酸亚丙酯树脂。1997年,天冠集团与中山大学合作,开始了二氧化碳全降解塑料课题的研究。2003年底,该集团建成了50吨/年的生产线,并通过河南省科技厅组织的成果鉴定。为加速其产业化进程,该集团于2006年9月建成目前的千吨级生产线,经过生产试验,证明其工艺合理,已具备产业化生产能力。全降解塑料制品在机械性能、热稳定性、耐压性能等方面都可媲美一般的塑料制品,不仅可用于低温保鲜膜市场,还可开发成一次性饭盒、发泡包装材料、儿童玩具等。
    由中海油总公司和中科院长春应化所共同出资建设的二氧化碳可降解塑料项目采用长春应化所自主研发的专利技术,该二氧化碳可降解塑料项目于2008年7月在海南省东方化工城运行,年产量达3000吨。据中海石油新材料有限公司介绍,该项目由中国海洋石油总公司投资1.52亿元开发,2007年7月建设,属国家“863”星火计划项目,具有我国自主知识产权,专利技术来自于中科院长春应用化学研究所。生产过程是以二氧化碳和环氧丙烷为原料,在催化剂的作用下生成二氧化碳共聚物,工艺水平属世界领先。据介绍,1吨二氧化碳可降解塑料消耗大约0.5吨二氧化碳,每吨产值在2万元左右。产品在使用过程中可完全生物降解为二氧化碳和水,不产生白色垃圾,用途广泛,利于环保。
    2008年7月1日,中海石油化学股份有限公司与中科院长春应用化学研究所利用二氧化碳可降解材料成功地研制成环保塑料袋,这种塑料袋用后在堆肥条件下可完全生物降解,不会对环境造成任何影响。为了有效、环保化地利用二氧化碳,减少排放,中海化学公司在建设年产3000吨二氧化碳可降解塑料项目的同时,投入人力和物力开展二氧化碳可降解塑料的应用与产品研发,并在2007年11月份与中科院长春应化所联合设立了“二氧化碳基塑料高阻隔膜研究与应用”项目。他们经过多次试验、优化配方、再试验,先后攻克了二氧化碳可降解塑料的纯化、改性、封端及韧化等一系列难题,成功将这种材料吹膜并制成环保塑料袋。据中科院长春应化所介绍,用二氧化碳可降解塑料制成的环保塑料袋,在国内甚至在国际上均尚属首次。
    中山大学与广州市合诚化学有限公司、广州市天赐三和环保工程有限公司两家公司于2007年10月中旬签订合作协议,采用中山大学研发的利用二氧化碳合成全降解塑料技术,首期投资1.3亿元建设一条万吨级二氧化碳全降解塑料生产线。据悉,该项目全部建成后每年可减少4万吨二氧化碳排放量。该技术是中山大学环境材料研究所的科研团队在广州市科技局重点专项支持下,经过4年攻关完成。采用该技术已在河南天冠集团建成国内规模最大的5000吨/年工业化生产线,该生产线可将天冠集团酒精生产过程中产生的二氧化碳废气用来合成全降解塑料。
    5万吨/年二氧化碳基降解塑料项目于2010年1月中旬落户吉林省松原市。该项目一期建设规模为5万吨/年,3年内达将达到9万吨/年环氧丙烷和15万吨/年二氧化碳基降解塑料的生产规模。项目采用的二氧化碳基降解塑料技术,突破了二氧化碳可降解塑料研究中的系列技术关键,并创下该研究领域7项世界第一,率先实现了二氧化碳基降解塑料的产业化。
    2.2.推广应用仍有三难
    从工业废气中回收的二氧化碳成本很低,以二氧化碳为原料生产的二氧化碳基聚合物,可大幅度降低生产成本。
    最近几年,我国在该领域的研发和产业化工作均十分活跃,内蒙古蒙西集团公司的千吨级生产线经过几年的技术改造,已经实现了稳定的运行,而且中海化学股份有限公司的现代化二氧化碳基塑料生产线也已经建成投产,为二氧化碳基塑料的产业化提供了良好的示范作用。最近,德国南方化学工业公司、韩国LG化学等也在计划进行相关的工业化生产线的建设工作。但目前这类材料在成本和性能上仍然与聚烯烃有较大的差距,离大规模工业化的基本要求存在相当大的距离。
    受制于产能和成本等因素,二氧化碳基塑料应致力开发高附加值的医用材料(如药品包装泡罩、医用敷料、输液瓶)和高端食品包装材料(牛奶低温保鲜膜、肉制品保鲜膜)两个方面。目前,吉林金源北方科技发展有限公司已成功的推动了二氧化碳共聚物在医药器械和医用包装领域的规模化应用。
    作为主要温室气体,二氧化碳的减排与资源化利用备受全球关注。目前我国在这一领域的研究已取得了突破性进展,尤其利用二氧化碳生产可降解塑料技术的问世,大大提高了我国控制温室气体排放、实现循环经济的能力。然而,截至2009年,由于种种原因,目前国内二氧化碳降解塑料产业进展迟缓。
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(苒儿)
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