环境政策趋严，高分子产业废弃物处理如何应对挑战？

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日益严格的环保政策法规的出台和实施，给国内聚合物行业废弃物处理带来了巨大的挑战。常规掩埋、焚烧方式不仅产生大量温室气体，还可能排放芳香族和含氮有毒小分子，污染土壤、大气和水源，危害自然环境，无法满足法规和政策的要求新形势下。

高分子材料中的碳、氧、氮等原子以高度有序的形式结合在一起。如果能够在加工过程中保留其部分或全部有序特性，并转化为高附加值化学品，不仅可以避免或减少处理过程中有毒小分子的排放，而且还具有重要的经济价值。实现上述目标的关键挑战是选择性地打开聚合物中的某些化学键，同时保留其他高附加值的碳骨架结构。

中国科学院山西煤炭化学研究所利用催化纤维素转化前期开发的水相配位不饱和金属离子高效降解体系，选择性打开碳氮键、芳香酯键、酰胺键、醚键在各种高分子材料中。 、脲键和氨基甲酸酯键等，可高效降解和回收环氧树脂复合材料、不饱和聚酯树脂复合材料、尼龙、PET聚酯、聚醚和聚氨酯等合成聚合物。降解产生的小分子化合物结构清晰，很少产生其他废气、废液。原则上可以避免废物排放问题；碳排放量减少；原有的附加值基本保留，并方便回收到材料合成过程，实现资源高效利用和经济循环，对我国资源结构调整和能源安全具有重要意义。

环氧树脂的可控降解​​和全组分回收

环氧树脂广泛应用于电器、电子、机械、建筑、文体用品等领域。尤其是与碳纤维复合时，所得复合材料具有高强度、低密度的特点。是目前航空、航天、环保汽车的必备材料。然而，由于其分子结构非常稳定，高附加值的碳纤维很难回收利用。 。

研究人员利用水体系配位不饱和金属离子来催化环氧树脂中碳氮键的选择性断裂，同时保持碳碳和碳氧键的稳定性，降解环氧树脂产生小分子结构清晰的化合物。降解产物漂浮在反应液表面，很容易与反应体系分离。降解产物含有氨基，可用作环氧树脂合成过程中的交联剂。研究发现，这种新合成的环氧树脂的强度与传统合成的树脂相当。研究人员还对碳纤维增强环氧树脂复合材料的降解进行了研究，发现碳纤维增强环氧树脂降解速度更快。降解后，碳纤维沉入反应器底部，降解后的树脂漂浮在液面上方。反应体系可以重复。使用8次反应性能无明显下降，碳纤维模量和强度保留率在95%以上。

高效降解不饱和聚酯树脂

不饱和聚酯树脂是指由带有不饱和键的聚酯聚合物与交联单体（如苯乙烯）交联而成的具有三维网络结构的不溶不熔材料。它与玻璃纤维制成的复合材料称为玻璃纤维。我国拥有600万吨的生产规模，其废弃物处理日益成为该行业的社会问题。

研究人员开发的技术可以选择性地打开分子结构中的酯键，将不饱和聚酯树脂降解为邻苯二甲酸酐、二醇衍生物和苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）；并开发了相应的分离纯化工艺，可以对所得产品进行纯化和精制。所得邻苯二甲酸酐和二醇衍生物可在树脂合成过程中循环利用，而SMA可用于分散剂、塑料改性剂等领域。在我国具有数万吨的市场规模，具有重要的经济价值。

聚氨酯分层降解和回收

聚氨酯材料广泛应用于包装、服装、汽车、密封等领域，我国生产规模超过1000万吨。研究人员在水相体系中选择性地打开聚氨酯中的氨基甲酸酯键和脲键，生成聚醚（对聚醚聚氨酯）、甲苯二胺（TDI前体）和MOCA等高附加值小分子产品。 ，这些降解产物可以随反应体系分相和分层，以利于回收和分离。得到的聚四氢呋喃等聚醚化合物在无溶剂体系中降解并回收得到四氢呋喃单体，含量大于99%，收率95%。该技术降解反应温度在100～140℃之间，条件温和，易于工业化。

PET聚酯纤维（树脂）定向降解

PET聚酯我国生产规模为4000万吨至5000万吨，主要用于矿泉水瓶和聚酯纤维。研究人员开发的水相配位不饱和金属离子催化体系可以有效地将其降解为乙二醇和对苯二甲酸。得到的聚邻苯二甲酸在反应体系冷却过程中以晶体形式沉淀出来，无需其他分离过程。 ，产品纯度可达99.8%，对苯二甲酸收率可达90%。

复合薄膜聚乙烯的提取工艺

聚乙烯-聚酯和聚乙烯-尼龙复合薄膜是目前我国广泛使用的包装材料。聚乙烯-环氧树脂复合材料废料是风电叶片等大型复合材料生产过程中必不可少的副产品。但这些薄膜材料的加工性能较差，市场价格较低。研究人员开发的技术可以轻松部分降解去除这些膜材料的聚酯、尼龙和环氧树脂，获得含量高达99%的聚乙烯，大大增加其市场价值。该工艺流程易于工业化实施，反应温度在120～180℃之间，反应体系可多次重复使用。