塑料是重要的有机合成高分子材料，应用非常q泛。但是废弃塑料带来的“白色污染”也来严重。寻扑օ他材料制造塑料，q解军_料难以降解的问题Q成为很多科研h员潜心研I的N之一?/span>
q日Q中U院长春应用化学研究所研究员王献红在接受《中国科学报》记者采访时表示Q他们已l实C二氧化碳基生物降解塑料的工业化生产。这意味着我们可以利用地球上常见且q剩的二氧化I而非完全采用xa制作q规模化生塑料了?/span>
二氧化碳变塑料之?/span>
q项研究?997q开始布局Q如今已l走q?0个年头。“我们终于确认二氧化与环氧丙烷的共聚物是最有工业化前景的二氧化_聚物Q因此将其命名ؓ二氧化碳基塑料。”王献红说?/span>
二氧化碳变n塑料的制备原理ƈ不难Q即二氧化碳基生物降解塑料（PPCQ的合成本质Q属于在金属催化剂活性中心上交替q行环氧丙烷的开环与二氧化碳的插入反应。那么，是什么让q项研究持箋?0q呢Q王献红表示Q困扰科研h员的是如何研发高zL催化剂Q合成出高分子量二氧化碳基塑料，q过低成本改性，让这U物质达到最优性质?/span>
要解册一问题Q研Ih员首先要解决的就是PPC中的聚醚含量q高会导致材料失ȝ物降解性的问题。而要解决q一问题需要保证物具有够高的交替结构，恰好环氧单体聚合zL明N于二氧化뀂“因Z氧化x质E_Q很难活化。”王献红补充道?/span>
那么Q如何让环氧单体聚合zL与二氧化碳zL持q_Q研Ih员采用高选择性催化剂Qƈ需要比较严格的聚合条g?/span>
W二个需要克服的困难是Q虽焉分子量PPC的熔体强度好Q是制备薄膜的理想材料Q但聚合体系黏度随着分子量的提高而增加，q而降低分子量。所以需要选择Ҏ的搅拌Ş式和聚合条g?/span>
W三个困隑ֈ是高性能生物降解地膜材料需要特D的耐老化Ҏ，只是与现在塑料中常见的聚烯烃体系助剂不同Q而且成本较高?/span>
最l，通过长期研发Q王献红带领研究团队开发了合适的高热E_金属催化体系Q不但具有较好的选择性和催化效率Q还可工业化规模制备重均分子量超q?0万的PPCQPPC耐热性进一步提高，能够满目前市场对超薄膜的需求；同时Q研Ih员还在助剂和成型加工讑֤上进行了pȝ研发Q在保PPC物化性能的前提下Q大q度降低了改性专用料成本?/span>
“我们从二氧化碳与环氧丙烷共聚反应的基本原理出发Q探索了非均相、均相等多种催化体系下共聚反应从头到全过E，对二氧化_聚反应过E中的能量、质量及动量传递进行了详细研究Q同时研I了二氧化碳基塑料的l构和物化性能的调控方法，随后在小试、中试过E中对反应条件进行优化，在中试基上与设计院密切合作，通过合理的流E模拟和攑֤Q完成万吨工艺包的设计Qƈ实现工业化。”王献红表示?/span>
瞄准农业薄膜市场
在王献红的记忆中Q研I过E中遇到的不如意十之八九。而在C清的p|中，王献U对于成功的记忆也格外深刅R?/span>
?004q?月，我们l过3q时间在蒙西建立的吨U中试装|试车成功，让世界第一ơ看到PPC是可以工业化的，虽然后期׃原料和品运输等原因Qƈ没有在蒙西徏立大型工业化装置Q但q套中试装置使我们在漫长的PPC工业化道路上q出坚实一步。”王献红回忆道?/span>
在那之后Q研I团队又l历?q的试和耐心的等待，直到2009q?月，才在南通华盛新材料公司实现了PPC的连l吹膜，q以PCO2R商标?011q?月获得美国生物降解塑料研I所QBPIQ的Q成Z界上W一个PPC的薄膜制品，为后l超薄生物降解PPC地膜打下了扎实基?/span>
虽然取得了一定成l，但是王献U仍然觉得只是走ZPPC工业化的一步。他对现阶段的PPC工作q不满意Q一斚w成本偏高Q另一斚wPPC的分子量仍然需要提高，׃PPC是一U不l晶的材料，提高分子量对改善其性能ؓ重要Q“我们希望能PPC的重均分子量提高?00万以上”?/span>
“科研不应该q分q求短期目标Q还是要有一个长期的发展计划Q同时科研也应该允许在一定阶D可能出现失败和反复。非常感谢中国科学院的科研体Ӟ容忍我们p|。”王献红说?/span>
现在QPPCl于实现了量产，而且其生产能力达C5万吨/q。就目前的实验来看，PPC即做成5~6微米的超薄膜Q仍然具有优良的I气和水气阻隔性，因此王献U瞄准的正是农用地膜领域Q因为“这是一个消耗量150万吨/q的刚需市场”?/span>
王献U说Q如果PPCq入Z日常生活Q最有可能出现在快递包装及胶带{一ơ性用的薄膜Q只是时间略长，预计普及工作?0~20q?/span>
“这主要是由于目前单U生产规模仅?万吨的水qIq远低于聚烯烃的百万吨，成本斚w与聚烯烃比仍然有50%以上的差距，~Z竞争力。要惛_规模普及Q短期内q需要做好生物降解塑料的宣传工作Q同时国家在政策上持l地支持。尽快扩大生产规模，降低成本Q开拓合适的应用市场仍然是当务之急。”王献红补充道?/span>
