化學工業很大程度上依賴于傳統的碳、石油、天然氣、煤和生物質資源。這四種物質是40種基本化學品和40000多種化工產品的基礎。
二氧化碳具有低成本和低毒性,是合成聚合物,特別是聚碳酸酯和聚氨酯的有吸引力的碳原料,這些聚合物主要是基于高毒性光氣和芳香族或脂肪族二醇的縮合。
包括拜耳、SK化學、道瓊斯、薩比克、諾沃默、三井化學和三菱在內的多家公司正在調查催化合成可持續性能聚合物和化學品的經濟潛力,這些聚合物和化學品來自CO2(或一氧化碳)和環氧化物。
在拜耳材料科學和拜耳技術服務公司與RWE電力公司和RWTH Aachen大學成功試驗階段之后,正在計劃生產設施以CO2為主要原料生產聚醚聚碳酸酯多元醇(PPP)。
該工藝的關鍵是鋅催化劑體系的優化,以使CO2的有效反應,其通常反應緩慢。CO2的低能量密度通常阻礙了這種反應。
PPP將被加工成聚氨酯。PPP與異氰酸酯反應,單體用于聚氨酯生產。2015年這個商業規模的工廠計劃投入使用,生產CO2基塑料,預計將用于床墊應用。
Novomer開發了以CO2為主要原料生產聚丙烯碳酸酯(PPC)和聚碳酸乙烯酯(PEC)的技術。基于CO2與環氧丙烷(PO)或其他環氧化合物的共聚合,聚合物可以同時作為熱塑性聚合物和用于包裝和涂覆產品的多元醇來生產。
該公司還開發了鏈轉移技術,生產用于熱固性應用的低分子量CO2基多元醇,這些多元醇在涂料、粘合劑、泡沫和復合樹脂中具有商業可行性。該方法使用的催化劑體系比以前的系統活性高約300倍。催化劑體系不使用貴金屬,需要簡單的有機化學,保持合成成本低。
專有的CO2和CO可持續塑料原料路線
在世界上第一個大規模生產PPC多元醇的生產中,生產了超過7噸的成品。Albemarle在他們位于南卡羅來納州奧蘭治堡的工廠使用現有的Albemarle設備進行放大生產,該設備經過改造用于PPC多元醇生產。1,000分子量的PPC二醇用于加速產品認證和廣泛的傳統聚氨酯應用。
此外,BioMid纖維是一種新的100%纖維素纖維,已由Gordon Shank Consulting與ENC International(韓國工程天然復合材料公司)合作進行商業化。新纖維的銷量在前10個月突破100萬磅。連續長絲纖維素纖維具有類似于玻璃纖維的外觀,但質量是其一半(或與芳族聚酰胺纖維大致相同的密度)。
BioMid纖維原料是軟木和硬木芯片的專利混合物。將原始生物質分離成木質素,纖維素和半纖維素。木質素和半纖維素完全用作塑料的添加劑和填料以及生物燃料的原料。剩余的純纖維素被轉化成連續長絲和紗線。
BioMid纖維呈白色,在濕潤時是半透明的,而其他天然纖維如亞麻,劍麻,大麻和洋麻是棕色的。BioMid纖維的高結晶度使其比其他天然纖維更透明,因此更有可能成為玻璃的直接替代品。
纖維還具有:
比模量接近E玻璃
特定抗拉強度可與Innegra Technologies相媲美
8克/旦尼爾高模量PP(聚丙烯)或HMPP纖維
穩定到360攝氏度
BioMid纖維制造和產品
在右上圖中可以看到三種面料,半干,另一半是層壓。玻璃織物(左)干燥時為白色,層壓時為半透明; 亞麻織物(中心)干燥時為棕色,層壓時為深棕色; 而BioMid面料(右)在干燥和層壓時呈玻璃狀。
BioMid是通過溶解纖維素并以類似于生產HMPP纖維的方法從噴絲頭紡制溶液而制成的。生產的纖維素纖維具有高結晶度(95%),允許在高達360攝氏度的溫度下加工纖維。由于許多商業樹脂系統必須在高達200攝氏度的溫度下加工,因此BioMid在大多數情況下都是可行的選擇。不能使用在150攝氏度下降解的天然纖維。
與長度不同的不連續天然纖維不同,紡粘的BioMid纖維可以連續生產。它們不需要被捆成束,而是可以并行使用,從而實現比捻紗更高的性能和更薄的織物。
紡紗使得能夠生產出任何天然纖維(0.39至0.43密耳)的最小最一致的長絲直徑,這對于植物纖維通常是不可能的。例如,亞麻平均為0.79密耳,但直徑為0.59和1.18密耳。
目前有三家公司將材料轉換為面料:
· Absecon Mills(新澤西州科隆)生產梭織面料
· Saertex USA LLC(北卡羅來納州穆爾斯維爾)生產縫合面料
· A&P Technology(俄亥俄州辛辛那提)生產編織面料
此外,Nexeo Solutions(德克薩斯州伍德蘭茲)將BioMid紗線分銷到織造工藝的轉換器和用于纖維纏繞和拉擠成型工藝的零件制造商。法國Porcher Industrie公司還在復合材料行業推出了基于純纖維素纖維“Greenlite”的增強材料。
最后,讓我們考慮一下由巴斯夫開發的新型完全可堆肥多層食品包裝阻隔薄膜。這些技術包括薄膜樹脂,油墨,粘合劑和底漆,它們符合食品包裝要求。完全可堆肥,新的包裝材料可以用于工業堆肥設施而不是垃圾填埋場。
傳統的多層包裝薄膜既不可回收也不可堆肥。它們由多層傳統塑料和粘合劑組成,可提供屏障,彩色印刷和必要的粘合劑,將所有層粘合在一起。這些各種材料不易分離處理,使回收成為問題,并且這些層制成的化學品不能堆肥。
Compostable包裝(頂部)和多層薄膜橫截面(底部)
可堆肥包裝材料由六層薄膜組成:
· Ecoflex和Ecovio
· Joncryl SLX(印刷油墨層)
· Epotal P 100 ECO(粘合劑涂層)
· 金屬化層
· Versamid(預制底漆)
· Ecoflex和Ecovio
包裝及其材料的創新設計允許整個結構堆肥。(文章來源于網絡)