Page 66 - 《橡塑智造与节能环保》2024年11期

产业市场

宁波材料所突破低成本全自然域降解新材料！

携手推进绿色可持续发展是当前人类社会发展的 polycondensation of poly (butylene oxalate-co-succinate)
主旋律，为践行落实国家“双碳”战略，新材料的开发 with great potential in curbing marine plastic pollution》
和应用必不可少。制备以二氧化碳为原料的高分子材 《Fully Bio-Based 2,5-Furandicarboxylic Acid Polyester
料是高分子学术界和产业界践行国家碳中和战略的前 toward Plastics with Mechanically Robust, Excellent Gas
沿热点。 Barrier and Fast Degradation》为题，发表于J. Hazard.
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高 Mater.和ChemSusChem上。
分子材料团队在朱锦研究员的带领下，致力于生物基
可降解聚酯、海洋降解高分子的高性能化及可控降解
研究，开发了多种可高效固碳、减碳的聚酯材料。
草酸可从生物质、煤化工、二氧化碳转化等多种
途径得到，目前价格约3500元/t，是有望降低生物降解
材料成本的重要单体之一。电催化还原CO 2 形成草酸
的制备工艺，为以CO 2 为原料制备高分子单体开辟了
新的路径。
草酸基聚酯最早问世于1930年，因相邻羰基的强
在突破草酸基高分子材料合成问题的基础上，
吸电子效应被赋予较快的降解能力，主要面向手术缝
团队对草酸的链结构特征展开研究，通过在海水、河
合线等应用领域，但因草酸沸点低（150℃升华）、受
水、土埋、土壤表面等自然环境的降解行为对比，结
热易降解的特性，很难通过常规熔融缩聚的方式制备
合DFT计算和福井函数解析，从实验和模拟上验证草
高分子量草酸聚酯，因而限制了草酸基聚酯材料的实
酸作为核心单体开发全域降解材料的独特优势；利用
际应用。
草酸链段被H 2 O 2 等活性氧分子氧化的特性，实现草酸
针对上述问题，团队通过筛选原料单体、复配酯
类聚酯的可控降解（图2）。通过不断降低H 2 O 2 的浓度
化催化剂、优化缩聚条件等方式，成功合成了数均分
（0.01~1M），能够实现草酸共聚酯7天内分子量迅速
子量高于7万的高分子量浅色草酸聚酯。通过聚酯结构
降低，有望实现降解地膜在使用周期后的快速降解。
设计，合成了一系列全域降解草酸共聚酯（降解速率
0.2~2 wt%/天）以及高阻隔高强韧草酸共聚酯（拉伸
强度可达到30~55 MPa，对氧气和水的阻隔性为PBAT

的69倍和18倍）。
在100L级反应釜中实现草酸基聚酯的公斤级制
备，并可与现有商业化可降解材料（如PLA、PBAT）
等制备复合材料，能够作为降解促进剂提升复合材料
的全域降解能力（图1）。
相关成果以《New modifications of PBAT by a
small amount of oxalic acid: Fast crystallization and
enhanced degradation in all natural environments》《Melt 摘编自“PUWORLD”

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