聚乙烯废塑料温和可控降解为燃油和聚乙烯蜡

摘    要   聚乙烯是做大的合成塑料产品，其化学惰性导致难以降解。最近，黄正、管志斌等报道了交叉烷烃复分解方式进行的聚乙烯温和降解。使用价廉量大的低碳烷烃（石油醚）作为反应试剂盒溶剂，不同类型的聚乙烯均可实现降解。并且可以通过催化剂和 反应时间的调控，选择性生成燃油或聚乙烯蜡。

关键词    塑料，聚乙烯， 交叉烷烃复分解，燃油，聚乙烯蜡

    高分子合成技术的进步推动了合成树脂工业的发展，以合成树脂为原料生产的各种塑料更是异军突起。材料革命给人类带来巨大利益的同时，伴随而来的还要环境问题。塑料使用后回收利用率低，被弃置后难以降解构成“白色垃圾”，成为目前世界面临的严峻问题。聚乙烯是年产量最大的塑料产品（年产超过上亿吨），由于其化学惰性，被弃置后难以降解构成“vais垃圾”主要成分。传统的高温裂解技术需要400℃以上的反应温度,并且声称气、油、蜡、焦等复杂的混合物，其中产物分析结构包括直链烷烃、支链烷烃、烯烃、芳烃等，产物利用价值低。
    近日，中国科学院上海有机化学研究所黄正课题组和加州大学尔湾分校管志斌课题组合作，在聚乙烯废塑料降解研究中取得进展。他们利用双金属催化交叉烷烃复分解策略，使用价廉量大的低碳烷烃作为反应试剂盒溶剂（此类低碳烷烃在石油炼制中大量产生，不能作为燃油或天然气，使用价值有限），与聚乙烯发生重组反应，可有效降低聚乙烯的分子量（如图1所示）。在反应体系中，低碳烷烃过量存在，可多次参与与聚乙烯的重组反应，直至把分子量高至上百万的聚乙烯降解为适用于运输系统燃油的烷烃产品。该反应适用于高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）的降解，且催化剂可以兼容商业级聚乙烯中包括的各类添加剂，并进一步被证明可应用于实际生活中所产生的聚乙烯废塑料瓶、废塑料膜和废塑料袋的降解，拓宽了该反应的潜在应用价值。

                               
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黄正、管志斌等发展的降解方法温度较低（150~200℃），无论起始聚乙烯废塑料结构如何，均产生直链烷烃为主的烷烃分布，且可以通过催化剂结构调控或反应时间控制，在低压下（低于5.05 × 105Pa）选择性生产科作为才有的C9~C22烷烃或者分子量分布较窄的聚乙烯蜡。该催化剂体系为解决“白色垃圾”环境污染问题提供了一种新的途径；另一方面“变废为宝”，促进碳资源的循环利用。因此，该方法为废弃聚烯烃塑料所产生的白色污染提供了一条全新的潜在解决途径，同时也可能为重油催化裂解提供了新的思路。
    若想实现该催化剂体系的工业化应用，还需要发展更加高效、成本更低的聚乙烯降解催化剂，以实现每天可以从数百万吨废塑料中提取到新的价值。
文章选自：《高分子学报》——唐勇《聚乙烯废塑料温和可控降解为燃油和聚乙烯蜡》