論文DOI:10.1002/anie.202418157?
近日,北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁/王蒙/唐小燕合作報(bào)道了一種廢棄PET升級(jí)轉(zhuǎn)化的新方法。該工作通過(guò)部分氫化PET鏈中的芳香環(huán)(x)為脂肪環(huán)(y),實(shí)現(xiàn)了將廢棄的 PET 轉(zhuǎn)化為可降解聚酯(即共聚物),該聚酯稱為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-聚1,4-環(huán)己烷二甲酸乙二醇酯(PET-PECHD)。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)在2021年以2400萬(wàn)噸的產(chǎn)量占據(jù)了聚酯塑料最大的商業(yè)市場(chǎng)份額,在所有塑料制品中也僅次于聚乙烯和聚丙烯(PET約占塑料市場(chǎng)總量的6.2%)。然而,由于其具有包含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的高規(guī)整性和強(qiáng)疏水性導(dǎo)致其在自然界中數(shù)百年內(nèi)不可降解。目前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)提出了多種處理廢棄PET的策略,包括機(jī)械回收、化學(xué)回收和生物技術(shù)降解。然而,大多數(shù)國(guó)家的 PET 回收率仍低于 30%,這意味著超過(guò)一半的 PET 廢塑料最終進(jìn)入環(huán)境,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。因此,開(kāi)發(fā)更高效的廢棄PET升級(jí)轉(zhuǎn)化路徑更有利于塑料廢棄物的資源化利用和環(huán)境保護(hù)。
通過(guò)簡(jiǎn)單一步加氫,實(shí)現(xiàn)了廢棄PET到可降解聚酯塑料(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-聚1,4-環(huán)己烷二甲酸乙二醇酯(PET-PECHD))的升級(jí)轉(zhuǎn)化。主要反應(yīng)過(guò)程是將PET分子鏈中的芳香環(huán)(x)氫化為脂肪環(huán)(y),通過(guò)反應(yīng)條件的優(yōu)化可以得到 x/y 組成范圍從 100/0 到 0/100 的聚酯,并且當(dāng) x/y > 87/13 時(shí),其分子量(Mw)能夠保持穩(wěn)定。同時(shí)PET-PECHD(x/y > 87/13)在熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度方面與 PET 相當(dāng),并且其斷裂延伸率、韌性和阻隔性能得到顯著提高。最重要的是,PET-PECHD 在酸性/堿性溶液,PBS緩沖溶液和濕潤(rùn)土壤中表現(xiàn)出優(yōu)異的降解性,表明其在可降解包裝材料上具有一定的應(yīng)用潛力。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)在2021年以2400萬(wàn)噸的產(chǎn)量占據(jù)了聚酯塑料最大的商業(yè)市場(chǎng)份額,在所有塑料制品中也僅次于聚乙烯和聚丙烯(PET約占塑料市場(chǎng)總量的6.2%)。然而,由于其具有包含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的高規(guī)整性和強(qiáng)疏水性導(dǎo)致其在自然界中數(shù)百年內(nèi)不可降解。目前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)提出了多種處理廢棄PET的策略,包括機(jī)械回收、化學(xué)回收和生物技術(shù)降解。然而,大多數(shù)國(guó)家的 PET 回收率仍低于 30%,這意味著超過(guò)一半的 PET 廢塑料最終進(jìn)入環(huán)境,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。因此,開(kāi)發(fā)更高效的廢棄PET升級(jí)轉(zhuǎn)化路徑更有利于塑料廢棄物的資源化利用和環(huán)境保護(hù)。
通過(guò)簡(jiǎn)單一步加氫,實(shí)現(xiàn)了廢棄PET到可降解聚酯塑料(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-聚1,4-環(huán)己烷二甲酸乙二醇酯(PET-PECHD))的升級(jí)轉(zhuǎn)化。主要反應(yīng)過(guò)程是將PET分子鏈中的芳香環(huán)(x)氫化為脂肪環(huán)(y),通過(guò)反應(yīng)條件的優(yōu)化可以得到?x/y?組成范圍從?100/0?到?0/100?的聚酯,并且當(dāng)?x/y > 87/13?時(shí),其分子量(Mw)能夠保持穩(wěn)定。同時(shí)PET-PECHD(x/y > 87/13)在熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度方面與?PET?相當(dāng),并且其斷裂延伸率、韌性和阻隔性能得到顯著提高。最重要的是,PET-PECHD?在酸性/堿性溶液,PBS緩沖溶液和濕潤(rùn)土壤中表現(xiàn)出優(yōu)異的降解性,表明其在可降解包裝材料上具有一定的應(yīng)用潛力。
通過(guò)繞過(guò)解聚和小分子轉(zhuǎn)化過(guò)程,直接將廢棄聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)升級(jí)為高性能且環(huán)保的聚酯,將大幅節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間和成本。與此同時(shí),與其他將PET升級(jí)為聚合物的方法相比,我們的方法更加簡(jiǎn)單、成本效益更高,并且避免了使用昂貴的化學(xué)品和復(fù)雜的工藝。然而,仍存在一些需要解決的問(wèn)題。例如,需要克服回收PET中微量水分引起的分子量下降問(wèn)題,開(kāi)發(fā)高效的溶劑脫水技術(shù)以避免使用超干燥二氧六環(huán)所帶來(lái)的高昂成本,以及開(kāi)發(fā)更高效穩(wěn)定的氫化催化劑和產(chǎn)品/催化劑分離技術(shù)。此外,我們目前在實(shí)驗(yàn)室條件下的生產(chǎn)率不高,還有進(jìn)一步提升的空間。
圖1. 廢棄PET加氫升級(jí)為可降解聚酯PET-PECHD
圖2.可降解聚酯PET-PECHD的物理性質(zhì)評(píng)估
圖3. 可降解聚酯PET-PECHD的降解性能評(píng)估
通過(guò)繞過(guò)解聚和小分子轉(zhuǎn)化過(guò)程,直接將廢棄聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)升級(jí)為高性能且環(huán)保的聚酯,將大幅節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間和成本。與此同時(shí),與其他將PET升級(jí)為聚合物的方法相比,我們的方法更加簡(jiǎn)單、成本效益更高,并且避免了使用昂貴的化學(xué)品和復(fù)雜的工藝。然而,仍存在一些需要解決的問(wèn)題。例如,需要克服回收PET中微量水分引起的分子量下降問(wèn)題,開(kāi)發(fā)高效的溶劑脫水技術(shù)以避免使用超干燥二氧六環(huán)所帶來(lái)的高昂成本,以及開(kāi)發(fā)更高效穩(wěn)定的氫化催化劑和產(chǎn)品/催化劑分離技術(shù)。此外,我們目前在實(shí)驗(yàn)室條件下的生產(chǎn)率不高,還有進(jìn)一步提升的空間。
-
丙二醇二醋酸酯PGDA_CAS:623-84-7
2025-03-26
-
5,7-二甲氧基-2-(3-((4-氧代-3,4-二氫酞嗪-1基)甲基)苯基)喹唑啉4(1H)-酮_5,7-dimethoxy-2-(3-((4oxo-3,4dihydrophthalazin-1yl)methyl)phenyl)quinazolin4(1H)-one _CAS:3037993-97-5
2025-03-26
-
雙(2-乙基己基)次膦酸_CAS:13525-99-0
2025-02-28
-
甲基二苯基膦硫化物_Methyldiphenylphosphine sulfide_CAS:13639-74-2
2025-01-10
-
10β-(2′-萘氧基)雙氫青蒿素_10β-(2′-naphthyloxy)dihydroartemisinin_CAS:255730-16-6
2025-01-10
-
1,3,5-三(疊氮甲基)苯_1,3,5 tris(azidomethyl)benzene_CAS:107864-71-1
2025-01-10
-
熒光素Cy系列衍生物_4,4′-((((disulfanediylbis(ethane-2,1-diyl))bis(azanediyl))bis(carbonyl))bis(2,3,3-trimethyl-3H-indole-1-ium-5,1-diyl))bis(butane-1-sulfonate)_CAS:2377989-91-6
2025-01-10
-
1,8-雙((2-(二甲氨基)乙基)氨基)-3-甲基蒽-9,10-二酮_1,8-bis((2-(dimethylamino)ethyl)amino)-3-methylanthracene-9,10-dione_CAS:2225113-26-6
2025-01-10
-
惡唑黃_YO-PRO-1_CAS:152068-09-2
2025-01-10
-
對(duì)苯二甲酸雙-N-(2-氧乙基)酰胺_bis-N-(2-oxoethyl)amide of terephthalic acid_CAS:18928-62-6
2025-01-10
-
4-((2-羥乙基)氨基甲酰基)苯甲酸_4-((2-hydroxyethyl)carbamoyl)benzoic acid_CAS:46418-71-7
2025-01-10
-
α-甲基葡萄糖甙_CAS:97-30-3
2024-12-02
-
康奈非尼_CAS:1269440-17-6
2024-11-28
主站蜘蛛池模板:
五河县|
团风县|
沙坪坝区|
虞城县|
公主岭市|
武威市|
兴文县|
七台河市|
天水市|
汶川县|
蒲城县|
依兰县|
盐池县|
岳西县|
克东县|
河源市|
榆树市|
东乡县|
渭源县|
双城市|
仁布县|
博湖县|
竹北市|
中西区|
三台县|
宁远县|
昭平县|
枝江市|
沾化县|
肥东县|
冀州市|
乌什县|
察隅县|
双峰县|
平和县|
涞水县|
略阳县|
恩平市|
威宁|
当涂县|
威信县|