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美国研究人员开发尼龙回收新工艺产率超过90%

时间:2022-12-22 15:56 来源:网络 阅读量:15774   
尼龙-6是一种坚韧的、不可生物降解的塑料,不能用传统方法回收。据国外媒体报道,美国研究人员开发了一种新的尼龙-6回收方法,利用易得的三酰胺镧催化剂,在无溶剂的条件下,高选择性、几乎定量地解聚尼龙-6,

尼龙-6是一种坚韧的、不可生物降解的塑料,不能用传统方法回收。据国外媒体报道,美国研究人员开发了一种新的尼龙-6回收方法,利用易得的三酰胺镧催化剂,在无溶剂的条件下,高选择性、几乎定量地解聚尼龙-6,从而在合适的温度下回收单体-ε-己内酰胺。从聚合物的一端依次取出单体,就像从珍珠链中取出珍珠一样。

在汽车制造、包装、基础设施、纺织和渔业领域,尼龙织物是许多应用中的优选材料。它具有优异的性能,如弹性、耐化学性、高拉伸强度和高耐磨性,但它也影响材料的生物降解性。例如,废旧尼龙渔网约占海洋塑料垃圾的10%。

工业上,ε-己内酰胺开环聚合可制得不同的尼龙6材料,年产量约500万吨。因此,产生了大量的废物,造成了严重的环境影响。此外,尼龙-6生产的碳排放量也很大。这种ε-己内酰胺单体由化石基原料通过高成本的多步工艺制成。回收它可以节约资源和能源,降低生产成本。

虽然其他一些塑料的回收进程在慢慢加快,但是尼龙-6的回收难度很大。不可能融化成新的形态,因为高温下会部分分解;燃烧它来产生能量也是不可行的,因为它会形成有毒的化合物,如氢氰酸;以前的化学回收方法被证明过于复杂和低效,或者需要使用有问题的化学物质。

由西北大学和国家可再生能源实验室的研究人员Yosi Kratish和Tobin J. Marks领导的团队开发了一种新的高效催化工艺,可用于回收尼龙-6。

该方法可将尼龙6解聚为ε-己内酰胺,选择性大于95%,收率大于90%。同时,不需要使用溶剂或有毒化学品,只需要相对温和的温度环境。聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物不会造成干扰。

该团队的成功得益于一种基于商用稀土金属三酰胺络合物的催化剂。镧配合物显示了最高的催化活性。研究人员通过实验数据和计算提出了创新的响应机制。在第一步中,从末端酰胺的N-H键上除去氢离子,催化剂与聚合物共价结合。随后,在回咬的过程中,ε-己内酰胺单元从链的末端一个个分离出来。

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