二氧化碳基聚合物技术国内外进展模板

1、二氧化碳基聚合物技术国内外进展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，不但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。国内外每年对该产品 的需求量超过1000万t,而总生产能力尚不到1万t。该项目具有很 好的市场前景。可降解塑料项目主要原料为废气二氧化碳和环氧丙 烷，在催化剂的作用下，二氧化碳和环氧丙烷发生共聚反应，生成 二氧化碳共聚物PPC。PPC是一种新型完全生物可降解的高附加值 环保产品，可完全降解为水和二氧化碳，具有良好的透明性、可降 解性、高阻隔性、生物兼容性，经过塑料改性加工，可应用在注塑 和挤出制品、纤维制品和吹塑制

2、品，能替代医药、食品和农业等 领域使用的诸多不可降解产品。当前在一次性的医用材料和餐饮具 领域的应用技术已基本成熟。1国外研究进展美国、韩国、日本、俄罗斯和中国台湾的科学家在二氧化 碳基聚合物领域进行了大量的研发工作。当前已批量生产的二氧化碳基塑料原料主要有二氧化碳/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品种。由二氧化碳制备完全降解塑料的研究始于1969年日本油封公 司发现，二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下共聚可得到交替型 脂肪族聚碳酸酯。这种聚合物具有良好的环境可降解性。美国在此 基础上经过改进催化剂，于1994年生产出二氧化碳

3、可降解共聚物。 国外开展该项工作的研究单位主要有：日本东京大学、波兰理工大 学、美国Pittsburgh大学和TexasA&M大学、日本京都大学、埃 克森研究公司等。到当前为止，只有美国、日本和韩国等生产二氧 化碳降解塑料，美国年产量约为2万吨，日本、韩国也已形成年产 上万吨规模。将二氧化碳(CO2)与环氧丙烷(PO)共聚的技术于上世纪60 年代首次发现，可是由于副反应生成环状丙烯碳酸酯(CPC)而未 能推向商业化，该副反应导改生成不稳定的低分子量共聚物。现在, 由日本东京大学工程学院化学与生物技术系KyokoNozaki教授开 发的新催化剂基本上解决了这一限制。该项目研究从CO2与环氧 化物

4、制取脂肪族聚碳酯酯的商业化开始着手。得到日本新能源与工 业技术开发组织的支持，并有日本三座大学(包括东京大学)和4 家公司参与。二氧化碳作为合成高分子材料的单体的研究工作受到了世界 各国广泛的重视。二氧化碳与环氧丙烷共聚物类的脂肪族聚碳酸酯 是二氧化碳合成高分子材料领域的一大亮点。这类材料具有生物降 解性能，不但解决了当前塑料制品难以降解而导致的白色污染问 题,也减少了二氧化碳的排放。作为一类新型的脂肪族聚碳酸酯， 二氧化碳与环氧丙烷共聚物具有透明性、生物降解性和氧气阻隔 性能等特点,可是其性价比依然有待于大幅度改进,才能满足实际 应用要求,今后仍需开展更深入的工作,推动二氧化碳基塑料实现真正

5、大规模的实际应用。2.国内研究进展作为节能环保型塑料原料，二氧化碳基聚合物具有良好的发 展前景，而当前中国在二氧化碳基聚合物研发领域的绝对优势，也 为其产业化发展提供了良机。自上世纪90年代起，中科院广州化学 所、浙江大学、兰州大学、中科院长春应化所相继开展了二氧 化碳固定为可降解塑料的研究，并取得可喜进展。当前中国开发成功的二氧化碳降解塑料技术主要有4种，即中 科院长春应用化学研究所的以稀土配合物、烷基金属化合物、多 元醇和环状碳酸酯组成的复合催化剂为核心的高效脂肪族聚碳酸 酯制备技术；中科院广州化学所的以纳米催化剂为核心的二氧化 碳与环氧丙烷反应生产全降解塑料技术；天津大学的以稀土络合 催

6、化剂为核心的二氧化碳与环氧氯丙烷共聚反应生产脂肪族聚碳 酸酯技术；广东中山大学的以高效纳米催化剂为核心的环氧丙烷 高效合成聚碳酸亚丙酯树脂技术。在这4种技术中，实现了产业化的有3种，依次是采用中科院 长春应用化学研究所技术建成投产的内蒙古蒙西高新科技集团 3000吨/年、中海石油化学股份公司3000吨/年降解塑料项目，采 用广东中山大学技术建成投产的河南南阳天冠集团5000吨/年项目， 以及采用中科院广州化学所技术建成投产的江苏玉华金龙科技集 团金龙绿色化学有限公司吨/年降解塑料项目。2.1长春应化所及其合作单位长春应化所于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

7、吨级二氧化碳共聚物生产线，确立了中 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，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。中科院长春应化所2月11日宣布，该所承担的二氧化碳共聚物及 其产品产业化项目经过鉴定。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。项目组开发的多元共聚 新型

8、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 30C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。当前长春应化所与其它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。(1)内蒙古蒙西高新技术集团,内蒙古蒙西高新技术集团采用中国科学院长春应用化学研究所

9、的专利技术(一项美国专利US /0082363A1),中国创造专利八项:ZL. 10077582.9,ZL. 10003856.X,ZL. 10074257.7,ZL.5164.4,ZL.10093906.8,98125655.4, 98125654.6, 00136189.9),以水泥窑尾气排 出的二氧化碳为原料，经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，在蒙西高新技术科技园区成功 地建立了年产3千吨全生物分解材料-二氧化碳共聚物的生产线, 截至已实现运行4年多，共生产产品约1 t,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已跻身

10、世界前列。当前，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，能够替代传统塑料材料，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。当前，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，夕卜观均为淡 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

11、，这些全生物降解塑料可在560d内完全分解。依托年产3000t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t/a的同类生产线于年 底投产，一年可消耗12600t二氧化碳。(2)吉林金源北方科技发展有限公司中科院长春应化所与吉林金源北方科技公司合作,联合开发出二 氧化碳共聚物医用敷料,建立了产品企业标准,并获得了世界上首 个二氧化碳共聚物医用一次性可降解材料生产许可证。当前，吉林 金源北方科技发展有限公司投资3000万元，建立了医用敷料生产 线，产品已出口日本三菱商事、帝人公司等企业。.中国海洋石油总公司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

12、化碳可 降解塑料项目于8月初在海南东方市动工。项目总投资1.522亿元, 采用长春应化所自主研发的专利技术,设计年产3000t。该项目由 于带有技术开发、工业放大的特点，当前二氧化碳塑料装置的性质 仅是半试验半生产示范装置，技术一旦应用成熟,即可展开大规模 推广开发，其市场潜力十分巨大。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。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

13、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。(4)江苏省南通华盛新材料股份中科院长春应用化学研究所与江苏省南通华盛新材料股份有限公 司于12月初宣布,共同开发的二氧化碳塑料薄膜装置将实现工业 化生产，华盛有望成为国内首家万吨级CO2塑料薄膜生产商，产品 主要用于出口。长春应化所与华盛公司经过3年的研究，突破了 CO2共聚物连续吹制成膜的技术难题，共同开发出了具有中国自主 知识产权的生物可降解CO2塑料薄膜。该薄膜采用长春应化所开 发的组合催化技术和大面积、连续薄膜制备技术，改进了 CO2聚 合物的稳定性，提高了薄膜材料的力学性能，改进了产品的耐用性, 将聚合物的耐受温度从以往的2040C提高到60C。11月份，长春应化所与中国海油合作的年产6000tCO2塑料原料生 产线开车成功，为下游华盛公司生产万吨级CO2塑料薄膜提供了 条件。华盛公司的全生物降解CO2塑料薄膜生产设置已基