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研究人员发现一种通过解聚来回收尼龙6的新方法

  2022-12-22 字体:【大】 【中】 【小】

尼龙6是一种坚韧的、不可生物降解的塑料,不能用常规方法回收。现在,来自美国的一个团队研究出了一种新方法。

通过一种容易获得的三氨基镧催化剂,尼龙6可以在没有溶剂的情况下,在中等温度下高度选择性地、几乎定量地解聚,以回收单体ε-己内酰胺。单体从聚合物的一端依次移除,就像从链条上解开珍珠一样。

尼龙是许多领域应用的首选材料,包括汽车制造、包装、基础设施、纺织品和渔业。它的优势特性,如弹性、耐化学性、高拉伸强度和高耐磨性,阻碍了它的生物降解性。例如,废弃的尼龙渔网占海洋中塑料垃圾的10%左右。

在工业上,尼龙6是通过ε-己内酰胺的开环聚合制成的,每年的规模为500万吨。预计到2026年,市场规模将达到215亿美元。垃圾堆在相应地增长,增加了对环境和我们健康的危害。此外,尼龙6的生产会产生大量的二氧化碳排放。

单体 ε-己内酰胺是由化石原料通过昂贵的多步工艺制成的。它的再生将节约资源,节省生产成本和能源。因此,对尼龙6的循环经济有很高的要求。

虽然对其他一些塑料的回收正在慢慢增加,但尼龙6却很难被回收。熔化它以获得新的形式是不可能的,因为它在一定的高温下会部分分解。燃烧它来生产能源也是不可能的,因为它会形成像氰化氢这样的有毒化合物。以前的化学品回收方法已被证明过于复杂和无效,或者需要使用有问题的化学品。

由西北大学和国家可再生能源实验室的Yosi Kratish和Tobin J. Marks领导的一个团队现在已经开发出一种新的、高效的催化工艺来回收尼龙6。

尼龙6被解聚成ε-己内酰胺,其选择性超过95%,产量超过90%。该过程没有溶剂或有毒化学品,而且温度相当温和,为240℃。聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合剂不会产生干扰。

该团队的成功依赖于一种基于商业上可获得的稀土金属三胺基复合物的催化剂。一种镧系络合物表现出最高的催化活性。实验数据和计算结果表明,该反应有一个新的机制。在第一步中,一个氢离子从末端的酰胺N-H键中被移除,催化剂被共价地结合到聚合物上。随后,ε-己内酰胺在一个反咬合过程中逐一从链的末端分离出来。

(PUWORLD)
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