功能高分子材料的应用

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1、2001年中科院长春应化所与蒙西高新技术集团公司合作,经过3年攻关,建成了世界上第一条3kt/a“二氧化碳基全降解塑料母粒”工业示范生产线,2004年通过中国科学院高技术研究与发展局组织的专家验收。据介绍,该生产线每生产10t降解塑料,可利用二氧化碳0.45-0.5t,生产二氧化碳共聚物的数均相对分子质量达到10万左右,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。该项目还成功开发出稀土三元催化剂,使聚合反应时间20h从缩短到8h以内,催化剂活性达到50g聚合物/

2、g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。蒙西集团目前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,5-6内可完全分解。依托3kt/a示范生产线的成功运行经验,蒙西集团正在扩大规模,目前3kt/a

3、的同类产品生产线正在建设中,估计可在近期投产。2002年,中科院广州化学研究所与江苏玉华金龙科技集团合作,成立泰兴市金龙绿色化学有限公司,并在江苏进行2kt/a二氧化碳基聚合物工业中试,2004年,初步完成工业中试,被认定达到世界先进水平。该生产线主要是将二氧化碳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。每消耗1t二氧化碳能生产出3t约脂肪族聚碳酸亚乙醋树脂,并生产出约6t降解型聚氨酯泡沫塑料。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

4、制聚氨酯泡沫塑料一个月降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。2005年中科院广州化学研究所与江苏玉华金龙科技集团共同成立了江苏中科金龙化工股份有限公司。公司在江苏省科技成果转化资金的资助下开始进行20kt/a二氧化碳基聚合物的工业攻关。2008年成功开发出新型塔式反应器用于生产二氧化碳基聚合物,解决了限制二氧化碳基聚合物规模化生产的诸多难题,大幅度降低投资成本。目前,每10kt的投资成本降低至2000万人民币左右。2007年6月,中科金龙建成了世界首条具有完全自

5、主知识产权的20kt/a的二氧化碳基聚合物生产线。中科金龙还在树脂的应用方面取得突破性进展,开发出以二氧化碳基聚合物为基础的全生物降解高回弹包装用泡沫塑料、高性能皮革、高耐磨性、耐水解性鞋底材料、全生物降解塑料母粒等,实现了制品的商品化。到2008年初,公司已获得多项大额定单,合同总值过亿元。中科金龙正在进行口二氧化碳基聚合物可行性研究,预计在2012年,将有年产120kt二氧化碳基聚合物、产值20亿元、利税1亿一2亿元人民币的企业规模。此外,全国首家省级二氧化碳工程研发中心也将落户该企业,这将为

6、二氧化碳基聚合物的规模化生产及应用提供更有力的技术支持。2003年采用中山大学孟跃中等开发出戊二酸锌插层纳米高效催化剂作为聚合反应催化剂，天冠集团建成了5kt/a产业化生产线,聚合反应在无溶剂条件下于2-3MPa和50-80℃进行,聚合反应时间为25-32h。2008年2月天冠集团已将全降解塑料的生产规模从年产5k扩大到25kt。该生产线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。据天冠集团介绍,采用纳米技术催化二氧化碳,每吨塑料所需催化剂的成本只需200元左右,而产出的可降解

7、塑料原料的成本为9000元/t是目前降解塑料原料市场价格的2/3至1/3。利用该种降解塑料原料,可生产一次性餐具、保鲜薄膜等,成本低且环保。以目前市场上的可降解饭盒为例,使用淀粉生产,每个成本为0.15元,而使用该技术生产的塑料饭盒,成本仅为0.83元,市场前景良好。最近,中山大学还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签订合作协议,采用中山大学孟跃中教授研发的技术,首期投资1.3亿元建设一条级10kt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40t二氧化

8、碳排放量。