聚乳酸兩步法制MMA研究獲突破
文章來源：中國化工報 更新時間：2023-05-04 14:12:48
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4月27日，從北京大學傳出消息，該?；瘜W與分子工程學院馬丁教授、王蒙副研究員課題組采用“碳循環(huán)”的轉化思路，通過兩步催化反應將聚乳酸轉化為甲基丙烯酸甲酯(MMA)。該方法有望解決廢棄生物可降解塑料的高值化再利用難題。
采用包括聚乳酸在內(nèi)的生物可降解塑料是解決塑料污染的一種可行性方案。然而，廢棄聚乳酸在實際環(huán)境中的降解速度非常緩慢，并且最終以二氧化碳的形式釋放，造成了碳資源的浪費。因此，將此類廢棄的生物可降解塑料轉化為高附加值化學品是實現(xiàn)碳資源循環(huán)利用的重要途徑。
據(jù)馬丁介紹，研究團隊在第一步反應中采用立方相碳化鉬催化劑及甲醇，在無外加氫氣、220℃的反應條件下，通過醇解和加氫脫氧過程實現(xiàn)聚乳酸廢塑料高效制備丙酸甲酯，丙酸甲酯的收率達到98%。隨后，他們進一步采用銫—鑭/二氧化硅復合催化劑，實現(xiàn)丙酸甲酯和甲醛向甲基丙烯酸甲酯的高效轉化，在380℃條件下，丙酸甲酯轉化率超過80%，甲基丙烯酸甲酯選擇性超過90%。
此外，研究團隊使用商業(yè)聚乳酸吸管評估了聚乳酸兩步法轉化為甲基丙烯酸甲酯的效率。研究表明，6克聚乳酸吸管經(jīng)過兩步催化轉化可獲得2.5克甲基丙烯酸甲酯和2.1克丙酸甲酯。值得注意的是，整個反應過程中無需外加氫氣，降低了能耗。
馬丁介紹說，將廢棄的生物可降解塑料轉化為高附加值化學品應遵循三個準則：一是盡可能在相對溫和的反應條件下進行轉化;二是聚酯類塑料中的含氧基團都是在單體合成過程中艱難地引入，在轉化過程中要盡可能地保留聚酯塑料碳骨架中的含氧基團;三是要盡量少使用氫氣，特別是高壓氫氣。最后兩個準則相互關聯(lián)，因為含氧基團的脫除一般都需要氫氣的參與。而滿足這三個準則對聚酯類塑料分子的綠色和可持續(xù)發(fā)展的轉化過程具有重要意義。
馬丁表示，下一步，研究團隊將繼續(xù)發(fā)展更多的廢塑料轉化路線，同時研究廢塑料所含添加劑對轉化過程的影響等。另外，研究團隊要加強與企業(yè)合作，推進有前景的轉化路線及早實現(xiàn)商業(yè)化。
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