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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

4月27日，從北京大學傳出消息，該校化學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”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碳資源循環利用的重要途徑。

　　據馬丁介紹，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，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發展的轉化過程具有重要意義。

　　馬丁表示，下一步，研究團隊將繼續發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合作，推進有前景的轉化路線及早實現商業化。

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