美国研究人员开发尼龙回收新工艺 产率超过90%车讯
提示:从聚合物端依次取出单体,就像从珠链中取出珍珠一样。
尼龙-6是一种结实、无生物降解性的塑料,不能用传统的方法回收利用。据外媒报道,美国研究人员开发了一种新的尼龙-6回收方法。使用容易得到的钍镧催化剂,可以在没有溶剂的情况下高选择性、几乎定量地分解尼龙-6。由此,由于在适当温度下为单体ε-己内酰胺(ε-回收caprolactam)就像从珠链中取出珍珠一样,从聚合物的边缘依次取出单体。
(照片提供:wiley)
在汽车制造、包装、基础设施、纺织品和渔业等领域,尼龙面料是众多应用中的首选材料。它具有弹性、耐化学性、高抗拉强度、高耐磨性等优异性能,但这也会影响材料的生物降解性。例如,海洋塑料垃圾中,废弃的尼龙渔网约占10%。
在工业上ε-将己内酰胺开环聚合可制成不同的尼龙-6材料,年产量约500万吨。因此产生的废弃物也很多,造成了严重的环境影响。另外尼龙-6的碳排放量也很大ε-己内酰胺单体使用基于化石的原材料以高成本的多级工艺制作而成。回收它,可以节约资源和能源,减少生产成本。
其他的塑料慢慢地再利用加速着,不过,尼龙-6怎么也不能再利用。把它融化成新的形状是不可能的。因为高温会部分分解。也不能把它燃烧起来用于能源生产。因为会产生氰酸等有毒化合物。传统的再循环方式需要使用复杂低效或有问题的化学物质。
“西北大学”(Northwestern University、和“国家可再生能源实验室”(National Renewable Energy Laboratory)的研究人员“Yosi Kratish”和“Tobin J. Marks”的小组开发了一种新的、有效的催化剂工艺,可用于尼龙-6的再循环。
根据这个方法,尼龙-6ε-它可以脱聚合成己内酰胺,达到95%以上的选择性和90%以上的收率。另外,不需要使用溶剂和有毒化学品,在比较温和的温度(240℃)下即可。聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸酯混合物不干
该研究小组的成功是基于商用稀土金属三酰胺复合物的催化剂。镧系络合物显示出最高的催化活性。研究者们从实验数据和计算中提出了创新的反应机制。在第一步中,将氢离子从末端的酰胺n-h键中除去,使催化剂与聚合物共价键合。然后,在回咬(backbiting)中ε-己内酰胺单元从链的末端各分离一个。