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聚乳酸的三種回收技術(shù)。

作者:北印包裝 發(fā)表時(shí)間:2023-07-06

  乳酸PLA來源于作物淀粉,屬于生物基可降解材料,正值市場(chǎng)熱點(diǎn)。目前的應(yīng)用范圍多為一次性塑料。比如此次2022年舉辦的冬奧會(huì),就大量使用了聚乳酸材質(zhì)的一次性可降解塑料制品。聚乳酸PLA受到關(guān)注,主要在兩點(diǎn):生物基來源,碳減排優(yōu)勢(shì)巨大。可降解,能夠做堆肥處理,隨著“生物降解”的概念趁勢(shì)而起。今天為大家總結(jié)三種聚乳酸回收技術(shù)。
 
  1、化學(xué)循環(huán):聚乳酸-丙交酯-聚乳酸
 
  四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊(duì)與豐原生物簽訂“聚乳酸化學(xué)閉環(huán)循環(huán)技術(shù)”項(xiàng)目合作協(xié)議。
 
  根據(jù)協(xié)議,雙方將圍繞王玉忠院士團(tuán)隊(duì)“聚乳酸的化學(xué)閉環(huán)循環(huán)技術(shù)”開展合作,安徽豐原生物技術(shù)股份有限公司將投入上億元經(jīng)費(fèi)支持王玉忠院士團(tuán)隊(duì),將這項(xiàng)成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
 
  王玉忠院士團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究,取得了突破,實(shí)現(xiàn)了聚乳酸解聚回收丙交酯的回收率和光學(xué)純度都遠(yuǎn)高于國(guó)際上同類技術(shù)已有的最高水平,使聚乳酸集生物基、可循環(huán)、易回收和可降解為一身成為現(xiàn)實(shí),成為一種典型的低碳、環(huán)保的高分子材料。
 
  2、化學(xué)循環(huán):PLA-PLA,聚合物到聚合物
 
  雖然聚乳酸可以在自然界中降解,但該過程通常需要較長(zhǎng)時(shí)間和特定的降解條件,且其降解產(chǎn)物是二氧化碳與水,無法實(shí)現(xiàn)直接快速循環(huán)利用。通過化學(xué)循環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)聚乳酸的回收利用,提供了廢棄聚乳酸后處理的一種有效解決途徑。當(dāng)前研究大多是將廢棄聚乳酸轉(zhuǎn)化為乳酸烷基酯,但是通過該過程循環(huán)獲得高分子量聚乳酸材料,需要將乳酸烷基酯水解成乳酸,預(yù)聚成低聚物、二聚成丙交酯,然后聚合獲得聚乳酸,成本貴且效率低(圖1)。因此,實(shí)現(xiàn)直接將廢棄聚乳酸材料轉(zhuǎn)化為新聚乳酸材料具有研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。
 
  中國(guó)科學(xué)院青島能源研究所研究員王慶剛帶領(lǐng)的催化聚合與工程研究組發(fā)展出聚合物降解再聚合的升級(jí)化學(xué)循環(huán)新策略(“DE-RE polymerization”strategy),以“聚合物到聚合物”方式實(shí)現(xiàn)了聚乳酸廢棄物到新聚乳酸材料的循環(huán)再利用過程。該策略反應(yīng)條件溫和,副反應(yīng)少,減少了完全重新生產(chǎn)聚乳酸的原料消耗,提高了聚乳酸的回收再利用效率。在再聚合過程中,通過加入不同類型單體可以獲得性質(zhì)各異的最終材料。
 
  該成果為聚乳酸循環(huán)提供了新的解決思路。該策略在化學(xué)回收方面有效,并在聚合物的改性和合成方面具有發(fā)展前景。
 
  3、高值化回收:高效制備丙氨酸
 
  北京大學(xué)馬丁/王蒙課題組在國(guó)際上首次報(bào)道了一種將聚乳酸塑料催化轉(zhuǎn)化為丙氨酸的新過程。采用Ru/TiO2催化劑,在無外加氫氣的條件下,氨水簡(jiǎn)單加熱處理即可實(shí)現(xiàn)聚乳酸塑料高效制備丙氨酸(77%收率,反應(yīng)溫度140度)。
 
  研究表明,PLA在氨水中首先氨解形成乳酰胺,接著乳酰胺水解生成乳酸銨,乳酸銨再進(jìn)一步在催化劑表面胺化形成丙氨酸。
 
  同位素示蹤實(shí)驗(yàn)表明,乳酸銨α-H的活化是反應(yīng)的重要步驟,且反應(yīng)遵循脫氫-胺化-再加氫路線。而金屬催化劑對(duì)于α-H的活化、后續(xù)胺化均起到了關(guān)鍵作用。通過分離-循環(huán)可以進(jìn)一步提高丙氨酸的產(chǎn)率,丙氨酸總體選擇性可達(dá)94%,純度超過95%。

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