二氧化碳聚合物中國發(fā)展現(xiàn)狀

1、 中國發(fā)展現(xiàn)狀作為節(jié)能環(huán)保型塑料原料，二氧化碳基聚合物具有良好的發(fā)展前景，而目前我國在二氧化碳基聚合物研發(fā)領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢，也為其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了良機。2.1發(fā)展進展自上世紀90年代起，中科院廣州化學(xué)所、浙江大學(xué)、蘭州大學(xué)、中科院長春應(yīng)化所等相繼開展了二氧化碳固定為可降解塑料的研究，并取得可喜進展。中科院廣州化學(xué)公司完成二氧化碳的共聚及其利用二氧化碳高效合成可降解塑料的研究，該項目的中試成果已轉(zhuǎn)讓給廣州廣重企業(yè)集團公司，共同進行二氧化碳可降解塑料5 000 t/a工業(yè)化試驗。該項目在催化劑方面，創(chuàng)新性地制備了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多種擔載羧酸鋅類催化劑。該催化體系成本低、使用安全、制備簡單，適合工業(yè)

2、化規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。從水泥窯尾氣中提取二氧化碳，通過一系列工藝將其制備成食品級純凈度，再作為原料用于全降解塑料生產(chǎn)，這項具有獨立知識產(chǎn)權(quán)，國內(nèi)首創(chuàng)的全生物降解二氧化碳共聚物技術(shù)，已由內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團開發(fā)成功并投入實際應(yīng)用。用此技術(shù)建立的年產(chǎn)3 000 t全生物降解二氧化碳共聚物示范生產(chǎn)線，截至2008年已實現(xiàn)運行4年多，共生產(chǎn)產(chǎn)品約12000 t，各項技術(shù)指標均達到世界領(lǐng)先水平。這標志著該公司二氧化碳基生物降解塑料技術(shù)已躋身世界前列。該生產(chǎn)技術(shù)為蒙西集團與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所合作開發(fā)，已通過中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局組織的專家驗收和科技部“863”項目驗收。目前，此項目共投入資金2 900

3、多萬元，建成的全生物降解二氧化碳共聚物示范生產(chǎn)線是全球投入運行的規(guī)模最大的同類生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線生產(chǎn)的二氧化碳基全生物降解塑料，二氧化碳共聚物的數(shù)均相對分子質(zhì)量達到10萬左右，是此技術(shù)問世前世界最高水平的兩倍多，可以替代傳統(tǒng)塑料材料，從而在性能上確保二氧化碳共聚物真正作為塑料的可規(guī)?；褂谩Ｔ趯＠夹g(shù)方面，該項目還成功開發(fā)出稀土三元催化劑，使聚合反應(yīng)時間從20 h縮短到8 h以內(nèi)，8 h內(nèi)催化劑活性達到50 g聚合物/g催化劑，是此前世界最高水平的4倍。同時，在二氧化碳共聚合催化體系、聚合方法等方面，蒙西集團已獲授權(quán)美國專利2項、中國專利3項，建立了比較完備的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。該生產(chǎn)線每生產(chǎn)1

4、t降解塑料，可利用二氧化碳0.450.5 t，不僅使二氧化碳變廢為寶，得到綜合利用，而且生產(chǎn)出的全生物降解塑料又可大大減少白色污染，形成科學(xué)合理的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。目前，該項目已批量生產(chǎn)的二氧化碳基塑料母粒主要有二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷三元共聚物、二氧化碳/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧環(huán)己烷三元共聚物等3個品種，外觀均為淡黃色粒子或無色透明粒子，二氧化碳單元含量為31%50%。在強制性堆肥條件下，這些全生物降解塑料可在560 d內(nèi)完全分解。依托年產(chǎn)3000 t全生物降解二氧化碳共聚物示范生產(chǎn)線自有技術(shù)和成功運行經(jīng)驗，蒙西集團正在擴大規(guī)模，3萬t/a的同類生產(chǎn)線于2007年年底投產(chǎn)

5、，一年可消耗12600 t二氧化碳。中科院長春應(yīng)化所2009年2月11日宣布，該所承擔的二氧化碳共聚物及其產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項目通過鑒定。經(jīng)過4年的開拓，該項目取得了3項世界第一：在國際上首次解決了二氧化碳共聚物的冷流難題；率先開發(fā)出具有生物可降解性能的高阻隔薄膜材料；獲得全球首個二氧化碳共聚物醫(yī)用可降解材料生產(chǎn)許可證。二氧化碳共聚物自問世以來，因其能高效利用化工市場(錢伯章二氧化碳合成可降解塑料的國內(nèi)外進展（下）Vol.36 No.11Nov.2011上?；?4Shanghai Chemical Industry)二氧化碳并解決塑料的“白色污染”問題而備受關(guān)注。但其合成過程中始終存在的催化劑效率低

6、、聚合物加工性差、成本高等難題成為二氧化碳共聚物及其產(chǎn)業(yè)化的瓶頸，也是各國競爭的焦點。長春應(yīng)化所于2004年年初就已成功開發(fā)出可工業(yè)化應(yīng)用的稀土三元催化劑，并在蒙西建成世界首條千噸級二氧化碳共聚物生產(chǎn)線，確立了我國在該領(lǐng)域的國際領(lǐng)導(dǎo)地位。為加速推進二氧化碳共聚物產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)出具有實用價值的二氧化碳共聚物產(chǎn)品，2004年10月，長春應(yīng)化所承擔并實施了吉林省科技發(fā)展計劃重大項目二氧化碳共聚物及其產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化推進項目。該項目歷時4年，取得了一系列在國際上居于領(lǐng)先水平的創(chuàng)新性成果。項目組開發(fā)的多元共聚新型稀土催化劑和強化交聯(lián)的新技術(shù)，解決了二氧化碳共聚物在30以上便存在嚴重冷流現(xiàn)象這一國際上一直未解決的

7、難題，有效提升了二氧化碳共聚物的催化劑效率。長春應(yīng)化所科研人員引入外部結(jié)晶控制聚合物聚集態(tài)的方法，突破了二氧化碳共聚物連續(xù)吹制成膜的技術(shù)難題，在國際上率先開發(fā)出具有生物可降解性能的高阻隔薄膜材料。他們還與吉林金源北方科技發(fā)展有限公司聯(lián)手，開發(fā)出二氧化碳共聚物醫(yī)用敷料，并獲得了世界上第一個二氧化碳共聚物醫(yī)用一次性可降解材料生產(chǎn)許可證。目前，該公司已投入3000萬元建立了醫(yī)用敷料生產(chǎn)線。此外，長春應(yīng)化所項目組還與中國海洋石油總公司合作，成功建成年產(chǎn)3 000 t二氧化碳共聚物生產(chǎn)線。目前長春應(yīng)化所與其他單位共同承擔的國家“十一五”科技支撐計劃項目全生物降解塑料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)也已啟動，該項目將

8、在國內(nèi)建成多條萬噸級二氧化碳共聚物生產(chǎn)線，開發(fā)低成本、高性能的系列二氧化碳共聚物產(chǎn)品。中科院長春應(yīng)化所發(fā)揮技術(shù)源頭優(yōu)勢，還積極開發(fā)下游產(chǎn)品。已協(xié)助威海賽綠特科技發(fā)展有限責任公司建立了醫(yī)用二氧化碳塑料加工平臺；協(xié)助寧波天安生物股份公司建立了全生物降解材料在一次性餐具、食品包裝等方面的加工平臺，推進了該成果的工業(yè)化和市場化進程。由江蘇中科金龍股份公司與中科院廣州化學(xué)所聯(lián)合研制的以CO2為原料制備完全可降解塑料材料新技術(shù)，通過國家環(huán)?？偩纸M織的重大科技成果鑒定。該技術(shù)開發(fā)出新型CO2共聚催化劑分離系統(tǒng)，得到了無色催化劑含量低于10%的脂肪族聚碳酸酯多元醇，可以生產(chǎn)出聚氨酯材料。這種新型全生物降解泡沫

9、塑料可應(yīng)用于包裝材料，具有廣闊的市場前景。這項新技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅成本低，而且還可完全降解，可解決“白色污染”危害，為溫室氣體CO2的回收利用打開新的途徑。 中科金龍公司和廣州化學(xué)所這項技術(shù)，不僅可為聚氨酯提供一種全新的原材料，還可衍生出眾多新型產(chǎn)品，從而形成全新的塑料產(chǎn)業(yè)鏈條。江蘇金龍綠色化學(xué)公司以二氧化碳為原料年產(chǎn)2 000 t脂肪族聚碳酸亞乙酯及基于該樹脂的降解型聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)業(yè)化項目通過鑒定。該技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，在二氧化碳催化活化技術(shù)、聚氨酯泡沫塑料的高生物降解性等方面達到了國際先進水平。利用該技術(shù)每消耗1 t二氧化碳能生產(chǎn)出約3 t脂肪族聚碳酸亞乙酯樹脂，并生產(chǎn)出約6 t降解

10、型聚氨酯泡沫塑料。該產(chǎn)品性能優(yōu)異，不僅可以替代市場上的普通包裝材料和建筑用隔熱材料，而且可用作電器及環(huán)保要求高的包裝材料，對消除白色污染、突破家電出口面臨的綠色壁壘起到重要作用。該公司研發(fā)的二氧化碳制備聚氨酯（PU）泡沫塑料技術(shù)，通過由國家環(huán)?？偩纸M織的鑒定。這種產(chǎn)品作為緩沖包裝材料，廢棄后可完全生物降解。該項技術(shù)以二氧化碳氣體為主要原料，通過與環(huán)氧化物調(diào)節(jié)共聚得到脂肪族聚碳酸酯多元醇及聚氨酯泡沫塑料。制備的聚氨酯泡沫塑料可完全生物降解，不留任何有害物質(zhì)。經(jīng)中國環(huán)境科學(xué)院檢測，二氧化碳制聚氨酯泡沫塑料一個月降解33，優(yōu)于合成高分子材料及其與淀粉的共混物，具有高強度、高模量等特點。江蘇中科金龍化

11、工股份有限公司年產(chǎn)2萬t二氧化碳樹脂的連續(xù)生產(chǎn)線于2007年6月初投產(chǎn)。至此，該公司完成了以二氧化碳為原料生產(chǎn)高分子樹脂的工業(yè)放大試驗，建成了世界上第一條萬噸級具有自主知識產(chǎn)權(quán)的二氧化碳制備全生物降解塑料生產(chǎn)線，開創(chuàng)了二氧化碳制備有機高分子材料的歷史先河。這種二氧化碳樹脂性能獨特，同時具備了聚醚的耐水解性能和聚酯的耐磨、耐油性能，而其生物降解性能與植物纖維等天然產(chǎn)物相近。據(jù)介紹，該技術(shù)的原料主要來自發(fā)電廠、煉油廠、水泥廠、釀酒廠和化肥廠等作為廢物大量排出的溫室氣體二氧化碳。其產(chǎn)品泡沫塑料在廢棄后，能夠被微生物如真（第11期錢伯章：二氧化碳合成可降解塑料的國內(nèi)外進展（下）35）菌、細菌、放射線菌

12、分泌的酶分解或氧化，從而降解成水溶性碎片，最終被完全分解成二氧化碳和水。降解過程中產(chǎn)生的小分子化合物和二氧化碳可以被植物吸收，為植物生長提供養(yǎng)分。經(jīng)中國環(huán)境科學(xué)研究院檢測，這種新產(chǎn)品的廢棄物一個月可降解33，與植物纖維、稻草等天然產(chǎn)物相近，優(yōu)于所有大品種合成高分子材料。同時，該泡沫塑料還具有高強度、高模量、容易實現(xiàn)阻燃等特點。 江蘇玉華金龍科技集團與中科院廣州化學(xué)所合作成立的江蘇中科金龍化工股份有限公司已經(jīng)開發(fā)出新型聚合催化劑、新型生產(chǎn)工藝、新的應(yīng)用領(lǐng)域，如全生物降解及可控生物降解高回彈軟泡、塑料母粒、粘合劑、涂料等等。企業(yè)已經(jīng)申請發(fā)明專利11項，目前獲授權(quán)4項。 以二氧化碳為原料生產(chǎn)全降解塑

13、料生產(chǎn)線在河南天冠集團實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化運行。該工藝一方面可減少二氧化碳排放，另一方面，聚合成的環(huán)保塑料可完全生物降解，能從根本上消滅“白色污染”，是一種典型的循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)模式。據(jù)介紹，投入運行的這條5 000 t/a全降解塑料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，在國際上也處于領(lǐng)先水平。該裝置采用高活性、高催化效率的催化劑，將天冠集團在生產(chǎn)酒精過程中排放的二氧化碳廢氣聚合成全降解塑料聚碳酸亞丙酯樹脂。1997年，天冠集團與中山大學(xué)合作，開始了二氧化碳全降解塑料課題的研究。2003年年底，該集團建成了50 t/a的生產(chǎn)線，并通過河南省科技廳組織的成果鑒定。為加速其產(chǎn)業(yè)化進程，該集團于2006年9月建成目前的千噸級生產(chǎn)線，經(jīng)過

14、生產(chǎn)試驗，證明其工藝合理，已具備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。全降解塑料制品在機械性能、熱穩(wěn)定性、耐壓性能等方面都可媲美一般的塑料制品，不僅可用于低溫保鮮膜市場，還可開發(fā)成一次性飯盒、發(fā)泡包裝材料、兒童玩具等。國內(nèi)外每年對該產(chǎn)品的需求量超過1000萬t，而總生產(chǎn)能力尚不到1萬t。該項目具有很好的市場前景。由中海油總公司和中科院長春應(yīng)化所共同出資建設(shè)的二氧化碳可降解塑料項目于2007年8月初在海南東方市動工。該項目為大規(guī)模綜合利用二氧化碳開辟一條重要途徑，推動上游氣田的開發(fā)利用，減少二氧化碳的集中排放。據(jù)了解，該項目屬于國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。項目總投資1.522億元，采用長春應(yīng)化所自主研發(fā)的專利技術(shù)，設(shè)計年

15、產(chǎn)3000 t?？山到馑芰享椖恐饕蠟閺U氣二氧化碳和環(huán)氧丙烷，在催化劑的作用下，二氧化碳和環(huán)氧丙烷發(fā)生共聚反應(yīng)，生成二氧化碳共聚物PPC。PPC是一種新型完全生物可降解的高附加值環(huán)保產(chǎn)品，可完全降解為水和二氧化碳，具有良好的透明性、可降解性、高阻隔性、生物兼容性，通過塑料改性加工，可應(yīng)用在注塑和擠出制品、纖維制品和吹塑制品，能替代醫(yī)藥、食品和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域使用的諸多不可降解產(chǎn)品。目前在一次性的醫(yī)用材料和餐飲具領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)已基本成熟。 最近，中海油在項目附近的南海鶯歌海已探明天然氣儲量約2萬億m3，其中70%富含二氧化碳。大規(guī)模PPC裝置建成后，既可利用氣田中的二氧化碳，從環(huán)境上減輕二氧化碳的集

16、中排放，又可替代有污染的不可降解塑料，使副產(chǎn)的廢氣得以利用。同時由于產(chǎn)品中含有約50的二氧化碳，可減少塑料制品對油氣資源的消耗，意義重大。據(jù)介紹，1 t二氧化碳可降解塑料消耗大約0.5 t二氧化碳，每噸產(chǎn)值在2萬元左右。產(chǎn)品在使用過程中可完全生物降解為二氧化碳和水，不產(chǎn)生白色垃圾，用途廣泛，利于環(huán)保。2008年中海石油化學(xué)股份有限公司與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所利用二氧化碳可降解材料成功地研制成環(huán)保塑料袋，這種塑料袋用后在堆肥條件下可完全生物降解，不會對環(huán)境造成任何影響。為了有效、環(huán)?；乩枚趸迹瑴p少排放，中?；瘜W(xué)公司在建設(shè)年產(chǎn)3 000 t二氧化碳可降解塑料項目的同時，投入人力和物力開展

17、二氧化碳可降解塑料的應(yīng)用與產(chǎn)品研發(fā)，并與中科院長春應(yīng)化所聯(lián)合設(shè)立了“二氧化碳基塑料高阻隔膜研究與應(yīng)用”項目。他們經(jīng)過多次試驗、優(yōu)化配方、再試驗，先后攻克了二氧化碳可降解塑料的純化、改性、封端及韌化等一系列難題，成功將這種材料吹膜并制成環(huán)保塑料袋。用二氧化碳可降解塑料制成的環(huán)保塑料袋，在國內(nèi)甚至在國際上均尚屬首次。中山大學(xué)與廣州市合誠化學(xué)有限公司、廣州市天賜三和環(huán)保工程有限公司于2007年10月中旬簽訂合作協(xié)議，采用中山大學(xué)研發(fā)的利用二氧化碳合成全降解塑料技術(shù)，首期投資1.3億元建設(shè)一條萬噸級二氧化碳全降解塑料生產(chǎn)線。據(jù)悉，該項目全部建成后每年可減少4萬t二氧化碳排放量。該技術(shù)是中山大學(xué)環(huán)境材料

18、研究所的科研團隊在廣州市科技局重點專項支持下，經(jīng)過4年攻關(guān)完成。采用該技術(shù)已在河南天冠集團建成國內(nèi)規(guī)模最大的5000 t/a工業(yè)化生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線可將天冠集團酒精生產(chǎn)過36上海化工第36卷程中產(chǎn)生的二氧化碳廢氣用來合成全降解塑料。目前中山大學(xué)在利用二氧化碳合成全降解塑料領(lǐng)域居領(lǐng)先水平，其工業(yè)化技術(shù)曾獲得2007年度中國環(huán)境保護科技獎三等獎。該項目首期建設(shè)的萬噸級二氧化碳全降解塑料生產(chǎn)線，年產(chǎn)值可達3億元。二期工程將在此基礎(chǔ)上將產(chǎn)能再擴建至5萬t，項目全部完工后產(chǎn)值預(yù)計可達20億元/年，由此每年將減少4萬t的二氧化碳排放量。據(jù)介紹，首期1萬噸/年規(guī)模裝置生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品的價格會高于普通塑料產(chǎn)品，但

19、二期產(chǎn)能達到5萬t/a時，其規(guī)模效益優(yōu)勢就可以充分體現(xiàn)出來。5萬t/a二氧化碳基降解塑料項目于2010年1月中旬落戶吉林省松原市。該項目一期建設(shè)規(guī)模為5萬t/a，3年內(nèi)達將達到9萬t/a環(huán)氧丙烷和15萬t/a二氧化碳基降解塑料的生產(chǎn)規(guī)模。項目采用的二氧化碳基降解塑料技術(shù)，突破了二氧化碳可降解塑料研究中的系列技術(shù)關(guān)鍵，并創(chuàng)下該研究領(lǐng)域7項世界第一，率先實現(xiàn)了二氧化碳基降解塑料的產(chǎn)業(yè)化。中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所與江蘇省南通華盛新材料股份有限公司于2009年12月初宣布，共同開發(fā)的二氧化碳塑料薄膜裝置將實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，華盛有望成為國內(nèi)首家萬噸級CO2塑料薄膜生產(chǎn)商，產(chǎn)品主要用于出口。長春應(yīng)化所與華盛

20、公司經(jīng)過3年的研究，突破了CO2共聚物連續(xù)吹制成膜的技術(shù)難題，共同開發(fā)出了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的生物可降解CO2塑料薄膜。該薄膜采用長春應(yīng)化所開發(fā)的組合催化技術(shù)和大面積、連續(xù)薄膜制備技術(shù)，改善了CO2聚合物的穩(wěn)定性，提高了薄膜材料的力學(xué)性能，改進了產(chǎn)品的耐用性，將聚合物的耐受溫度從以往的2040提高到60。2009年11月份，長春應(yīng)化所與中國海油合作的年產(chǎn)6000 t CO2塑料原料生產(chǎn)線開車成功，為下游華盛公司生產(chǎn)萬噸級CO2塑料薄膜提供了條件。華盛公司的全生物降解CO2塑料薄膜生產(chǎn)設(shè)置已基本建成，薄膜產(chǎn)品中CO2重量含量達到60%，試驗產(chǎn)品正在國外相關(guān)權(quán)威機構(gòu)進行性能檢測，華盛公司同時也在

21、加緊制訂生產(chǎn)標準。CO2塑料薄膜產(chǎn)品具有兩大優(yōu)勢：一是性能上接近傳統(tǒng)聚乙烯材料，且成本遠低于國際上其他可降解塑料；二是與傳統(tǒng)可降解塑料長達上百年的降解期相比，該薄膜堆肥降解期在6個月之內(nèi)，并且降解后的材料還有肥田效果。該工藝既有助于解決傳統(tǒng)塑料“白色污染”問題，還能為CO2的化學(xué)固定提供新思路。與傳統(tǒng)聚烯烴產(chǎn)品相比，目前CO2塑料薄膜成本較高，工藝有待完善，在全流程的連續(xù)生產(chǎn)中還缺乏大規(guī)模、長時間穩(wěn)定運行的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，下一步長春應(yīng)化所將研發(fā)新型催化劑，創(chuàng)新催化工藝和聚合工藝，完善下游工藝中的產(chǎn)品成型加工技術(shù)，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，同時擴大生產(chǎn)規(guī)模，開拓產(chǎn)品市場，形成研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的良性循環(huán)，進一步

22、降低產(chǎn)品成本。據(jù)了解，CO2共聚物具有可降解的特點，其中CO2的重量含量超過40，全球市場規(guī)模超過3 000萬t，有望成為生物降解塑料的主導(dǎo)品種之一。2.2推廣應(yīng)用有待突破難點 從工業(yè)廢氣中回收的二氧化碳成本很低，約300元/噸，以二氧化碳為原料生產(chǎn)的二氧化碳基聚合物，可大幅度降低生產(chǎn)成本。如果生產(chǎn)規(guī)模放大，二氧化碳基聚合物的生產(chǎn)成本應(yīng)不高于常規(guī)塑料原料。最近幾年，我國在該領(lǐng)域的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作均十分活躍，內(nèi)蒙古蒙西集團公司的千噸級生產(chǎn)線經(jīng)過幾年的技術(shù)改造，已經(jīng)實現(xiàn)了穩(wěn)定的運行，而且中?；瘜W(xué)股份有限公司的現(xiàn)代化二氧化碳基塑料生產(chǎn)線也已經(jīng)建成投產(chǎn)，為二氧化碳基塑料的產(chǎn)業(yè)化提供了良好的示范作用。最

23、近，德國南方化學(xué)工業(yè)公司、韓國LG化學(xué)等也在計劃進行相關(guān)的工業(yè)化生產(chǎn)線的建設(shè)工作。但目前這類材料在成本和性能上仍然與聚烯烴有較大的差距，離大規(guī)模工業(yè)化的基本要求存在相當大的距離。受制于產(chǎn)能和成本等因素，二氧化碳基塑料應(yīng)致力開發(fā)高附加值的醫(yī)用材料（如藥品包裝泡罩、醫(yī)用敷料、輸液瓶）和高端食品包裝材料（牛奶低溫保鮮膜、肉制品保鮮膜）兩個方面。目前，吉林金源北方科技發(fā)展有限公司已成功地推動了二氧化碳共聚物在醫(yī)藥器械和醫(yī)用包裝領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。作為主要溫室氣體，二氧化碳的減排與資源化利用備受全球關(guān)注。目前我國在這一領(lǐng)域的研究已取得了突破性進展，尤其利用二氧化碳生產(chǎn)可降解塑料技術(shù)的問世，大大提高了我國控

24、制溫室氣體排放、實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的能力。然而，截至2009年5月，由于種種原因，目前國內(nèi)二氧化碳降解塑料產(chǎn)業(yè)進展遲緩。第11期錢伯章：二氧化碳合成可降解塑料的國內(nèi)外進展（下）37除了天冠之外，目前國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的4套二氧化碳降解塑料裝置，均未達產(chǎn)達標。目前二氧化碳降解塑料的產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用正遭遇三大難題。難題之一：成本壓力太大。目前我國開發(fā)成功的二氧化碳降解塑料技術(shù)主要有4種，即中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所的以稀土配合物、烷基金屬化合物、多元醇和環(huán)狀碳酸酯組成的復(fù)合催化劑為核心的高效脂肪族聚碳酸酯制備技術(shù)；中科院廣州化學(xué)所的以納米催化劑為核心的二氧化碳與環(huán)氧丙烷反應(yīng)生產(chǎn)全降解塑料技術(shù)；天津大學(xué)

25、的以稀土絡(luò)合催化劑為核心的二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷共聚反應(yīng)生產(chǎn)脂肪族聚碳酸酯技術(shù)；廣東中山大學(xué)的以高效納米催化劑為核心的環(huán)氧丙烷高效合成聚碳酸亞丙酯樹脂技術(shù)。在這4種技術(shù)中，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的有3種，依次是采用中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所技術(shù)建成投產(chǎn)的內(nèi)蒙古蒙西高新科技集團3000 t/a、中海石油化學(xué)股份公司3 000 t/a降解塑料項目，采用廣東中山大學(xué)技術(shù)建成投產(chǎn)的河南南陽天冠集團5 000 t/a項目，以及采用中科院廣州化學(xué)所技術(shù)建成投產(chǎn)的江蘇玉華金龍科技集團金龍綠色化學(xué)有限公司2 000 t/a降解塑料項目。由于這些項目規(guī)模小，項目所用催化劑要么是稀土系催化劑，要么是納米催化劑，目前只能小批量生

26、產(chǎn)，產(chǎn)量低、價格貴。此外，項目所需主要原料之一環(huán)氧丙烷和環(huán)氧氯丙烷價格也很高，再加上不菲的新產(chǎn)品推廣費用，導(dǎo)致二氧化碳降解塑料的最終成本高達18000元/噸以上。在石油基塑料價格隨石油價格走低的情況下，二氧化碳降解塑料企業(yè)的成本壓力越來越大，已經(jīng)影響到企業(yè)的正常經(jīng)營。難題之二：需求小銷售難。二氧化碳降解塑料居高不下的成本，支撐其價格始終高于石油基塑料1.52倍。加之其熱穩(wěn)定性、阻隔性、加工性與石油基塑料存在一定差距，限制了其只能在食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生等有特殊要求的極少數(shù)領(lǐng)域使用，無法在需求巨大的薄膜、農(nóng)地膜等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。不僅如此，即便在有限的食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，也面臨聚乳酸、聚乙烯醇、聚丁

27、二酸丁二醇酯等降解塑料的沖擊與競爭，使得二氧化碳降解塑料的消費市場十分狹小，產(chǎn)品銷售困難。難題之三：投資風險大。就單位產(chǎn)品投資額而言，二氧化碳降解塑料項目的投資額比煤制油還高，一個1萬t/a二氧化碳降解塑料項目，往往需要1.4億元以上的資金投入，單從經(jīng)濟效益考慮，項目的投資風險是很大的。中海石油化學(xué)股份公司和內(nèi)蒙古蒙西高新集團也坦承，如果不計算節(jié)能減排和環(huán)保效益，二氧化碳降解塑料項目根本不賺錢甚至會賠錢。據(jù)了解，2007年年底至今，雖然吉林、河南、遼寧、江蘇、廣東、寧夏等省區(qū)先后推出18個累計80萬t/a二氧化碳降解塑料招商項目，但目前實施的只有廣州天成生物降解材料有限公司一家。對二氧化碳降解

28、塑料遭遇的“叫好不叫座”尷尬，業(yè)內(nèi)專家提出了對策和建議。廣東中山大學(xué)表示，研究團隊根據(jù)天冠5000 t/a裝置運行過程中積累的經(jīng)驗和暴露的問題，已經(jīng)設(shè)計出更加優(yōu)化的工藝流程，并研發(fā)出第二代性能更好的納米催化劑，這些成果已經(jīng)通過實驗室裝置驗證，將用于正在建設(shè)的廣州天成生物降解材料有限公司1萬t/a項目和將要建設(shè)的河南天冠集團2.5萬t/a項目，預(yù)計可降低生產(chǎn)成本60%，提高其產(chǎn)品競爭力。3探討與建議國家應(yīng)從節(jié)能減排與環(huán)保的戰(zhàn)略高度，加大對包括二氧化碳降解塑料在內(nèi)的循環(huán)經(jīng)濟項目的政策扶持與財稅優(yōu)惠，推動二氧化碳降解塑料技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著我國工業(yè)化進程的加快，二氧化碳的排放成倍增長。據(jù)預(yù)測，到

29、2012年，僅煤化工領(lǐng)域產(chǎn)生的二氧化碳就將超過3.5億t/a。減少溫室氣體的排放和煤炭資源的浪費，需要國家政策引導(dǎo)和資金扶持。我國是二氧化碳排放大國，但由于目前經(jīng)濟高速發(fā)展依然十分依賴化石燃料，減少二氧化碳的排放是相對困難的。因此如何高效利用二氧化碳已經(jīng)成為世界范圍日益受到重視的問題，將二氧化碳固定為全降解塑料是一條公認的有效途徑。但是，該技術(shù)因成本高，加工性、力學(xué)及熱學(xué)性能有待進一步改善等原因，目前世界范圍內(nèi)都沒有實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。國家科技支撐計劃提出，將研制出二氧化碳與環(huán)氧化物共聚合的高效催化體系，解決本體共聚合和后處理過程的傳質(zhì)和傳熱問題以及樹脂的實時改性問題，突破二氧化碳樹脂的工業(yè)化連

30、續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。課題將主要研究二氧化碳基塑料的催化活性的保持、連續(xù)共聚合工藝、聚合物的后處理方法等工38上海化工第36卷程化技術(shù)，解決二氧化碳共聚物工業(yè)化大規(guī)模合成所面臨的傳質(zhì)、傳熱的關(guān)鍵技術(shù)問題；針對二氧化碳環(huán)氧丙烷塑料使用溫度狹窄的弱點，引入功能化環(huán)氧化物第三單體進行化學(xué)共聚改性，拓展其使用溫度區(qū)間；在2010年前建立1萬t二氧化碳基塑料生產(chǎn)線并達產(chǎn)銷售，并形成5萬t生產(chǎn)線的工藝包。二氧化碳合成全降解塑料技術(shù)是世界關(guān)注的重要熱點之一。目前市場上的塑料制品大多以石油為原料制成，成本高，且使用后不易降解，污染環(huán)境。運用該技術(shù)后，可將二氧化碳廢氣回收代替石油，直接生產(chǎn)全降解塑料制品。該技術(shù)一方

31、面可以減少二氧化碳的排放，節(jié)約石油資源；另一方面合成的塑料可完全生物降解，能從根本上解決“白色污染”危害，是一種典型的循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)模式。為推動高分子材料工業(yè)的原料多元化，國家科技部于2009年10月中旬宣布將在今后3年斥資2 000萬元實施“全降解二氧化碳共聚物的合成關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”專項，以工業(yè)廢氣二氧化碳為原料合成高分子材料，減輕對石油資源的依賴，同時使二氧化碳變廢為寶。據(jù)了解，以二氧化碳合成的高分子材料具有生物可降解的特性，屬于環(huán)境友好材料，是目前高分子技術(shù)領(lǐng)域重要的發(fā)展方向之一。該項目以工業(yè)廢氣二氧化碳的資源化利用、合成生物降解的二氧化碳共聚物為目標，重點突破制約其規(guī)?；a(chǎn)的高效專用催化劑、聚合和后處理工藝、聚合物改性和應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，建立萬噸級以上規(guī)模的示范生產(chǎn)線，并研究開發(fā)新型催化劑及相應(yīng)的連續(xù)化生產(chǎn)工藝技術(shù)。