二氧化碳基可降解塑料生产技术与投资分析.pdf

二氧化碳基可降解塑料生产技术与投资分

析

摘要：二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下共聚可得到二

氧化碳基生物可降解塑料。文章介
绍了二氧化碳基生物可降解塑料的性能、生产技术现状和

市场前景。对利用环氧丙烷生产二氧

化碳基生物可降解塑料的工业化装置进行了投资分析，并
提出了建设该项目可能遇到的问题。

关键词：环氧丙烷,二氧化碳,共聚,可降解塑料

1二氧化碳基可降解塑料简介
二氧化碳基生物可降解塑料是一种二氧化碳基聚合物。二

氧化碳基聚合物是二氧化碳和其他单体在催化剂作用下共聚所

得的高聚物。最具有工业化价值的是由二氧化碳与环氧化物共
聚所得的脂肪族聚酯。目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。[1]

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。既可高
效利用二氧化碳，变废为宝，又具有良好的阻气性、透明性，
并可完全生物降解，有望广泛应用在一次性医疗和食品包装领
域。

二氧化碳基塑料使用后产生的废弃物，可以通过回收利用、

焚烧和填埋等多种方式处理，废弃的二氧化碳基塑料可以像普
通塑料一样回收后进行再利用；进行焚烧处理时只生成二氧化

碳和水，不产生烟雾，不会造成二次污染；进行填埋处理时，

可在数月内降解。
二氧化碳基降解塑料属完全生物降解塑料类，可在自然环

境中完全降解，可用于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一

次性医用材料、地膜等方面。二氧化碳降解塑料作为环保产品
和高科技产品，正成为当今世界瞩目的研究开发热点。利用此

技术生产的降解塑料，不仅将工业废气二氧化碳制成了对环境

友好的可降解塑料，而且避免了传统塑料产品对环境的二次污
染。它的发展，不但扩大了塑料的功能，而且在一定程度上对

日益枯竭的石油资源是一个补充。因此，二氧化碳降解塑料的

生产和应用，无论从环境保护，或是从资源再生利用角度看，

都具有重要的意义。[2]

2国内外技术进展

在催化剂的作用下，环氧丙烷与二氧化碳共聚得到聚碳酸
亚丙酯，副产碳酸丙烯酯。反应式如下：
聚碳酸亚丙酯碳酸丙烯酯
环氧丙烷

催化剂

如何提高聚碳酸亚丙酯的选择性，降低副产物产率是科学
家研讨的重点。

2.1国外技术进展

美国、韩国、日本、俄罗斯和我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。

将二氧化碳与环氧丙烷（PO）共聚的技术于上世纪60年

代初次发现，但是由于副回响反映天生环状丙烯碳酸酯（CPC）
而未能推向商业化，该副回响反映导致不稳定的低分子量共聚

物天生。现在，由XXX化学与生物技术系KyokoNozaki教授
开发的新催化剂根本上办理了这一限定。新催化剂为含有2个

醋酸酯配合基的双-（哌啶基甲基）-羟碘钴(III)络合物，它由
醋酸钴与对应的双水杨叉二胺回响反映合成，随后在过量醋酸

和空气存鄙人进行氧化而成。该催化剂可使CO
2

与环氧化物，如环氧丙烷、环氧1-丁烷和环氧1-己烷反

应可选择性地生成共聚物。例如，该催化剂可用于使CO
2
与环氧丙烷分子制取共聚物，其平均分子量为.反应发生

在DME（1,2-二甲氧基乙烷）溶剂和1.4MPaCO
2

条件下，产率为99%，选择性为97%。环状碳酸丙烯酯

的天生则受到抑制。这类共聚物的商业化生产为使用CO
2

提供了机遇，从而可减少这种温室气体排向大气。该项目

研究从CO
2

与环氧化物制取脂肪族聚碳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3家大学（包

括XXX）和4家公司参与。美国在此基础上通过改进催化剂，
于1994年生产出二氧化碳可降解共聚物。国外开展该项工作

的研究单位主要有：XXX、XXX、XXX和XXX、XXX、

XXX等。美国空气产品与化学品公司和XXX已合成出相应的
产品。到目前为止，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。[2][3]

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，不仅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，但是其性价比依然有待于大

幅度改善，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大规模的实际应用。2.2国