聚乳酸两步法制MMA研究获突破   

  中化新网讯 4月27日,从北京大学传出消息,该校化学与分子工程学院马丁教授、王蒙副研究员课题组采用“碳循环”的转化思路,通过两步催化反应将聚乳酸转化为甲基丙烯酸甲酯(MMA)。该方法有望解决废弃生物可降解塑料的高值化再利用难题。

  采用包括聚乳酸在内的生物可降解塑料是解决塑料污染的一种可行性方案。然而,废弃聚乳酸在实际环境中的降解速度非常缓慢,并且最终以二氧化碳的形式释放,造成了碳资源的浪费。因此,将此类废弃的生物可降解塑料转化为高附加值化学品是实现碳资源循环利用的重要途径。

  据马丁介绍,研究团队在第一步反应中采用立方相碳化钼催化剂及甲醇,在无外加氢气、220℃的反应条件下,通过醇解和加氢脱氧过程实现聚乳酸废塑料高效制备丙酸甲酯,丙酸甲酯的收率达到98%。随后,他们进一步采用铯—镧/二氧化硅复合催化剂,实现丙酸甲酯和甲醛向甲基丙烯酸甲酯的高效转化,在380℃条件下,丙酸甲酯转化率超过80%,甲基丙烯酸甲酯选择性超过90%。

  此外,研究团队使用商业聚乳酸吸管评估了聚乳酸两步法转化为甲基丙烯酸甲酯的效率。研究表明,6克聚乳酸吸管经过两步催化转化可获得2.5克甲基丙烯酸甲酯和2.1克丙酸甲酯。值得注意的是,整个反应过程中无需外加氢气,降低了能耗。

  马丁介绍说,将废弃的生物可降解塑料转化为高附加值化学品应遵循三个准则:一是尽可能在相对温和的反应条件下进行转化;二是聚酯类塑料中的含氧基团都是在单体合成过程中艰难地引入,在转化过程中要尽可能地保留聚酯塑料碳骨架中的含氧基团;三是要尽量少使用氢气,特别是高压氢气。最后两个准则相互关联,因为含氧基团的脱除一般都需要氢气的参与。而满足这三个准则对聚酯类塑料分子的绿色和可持续发展的转化过程具有重要意义。

  马丁表示,下一步,研究团队将继续发展更多的废塑料转化路线,同时研究废塑料所含添加剂对转化过程的影响等。另外,研究团队要加强与企业合作,推进有前景的转化路线及早实现商业化。


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