第196次-- 科学与技术前沿论坛

论坛摘要

塑料（如聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚酰胺等）堪称人类历史上最具变革性的发明之一，深刻重塑了生产模式与生活方式，已成为不可或缺的关键基础材料。然而，自其诞生以来，产业发展长期聚焦于性能提升与成本优化，其全生命周期遵循典型的“原油—单体—塑料树脂—塑料制品—废弃塑料（最终焚烧或填埋）”线性模式。废弃塑料收集和治理挑战巨大，成为亟需解决的世界难题，受到全球学术界、企业界和政府的高度重视。在此背景下，2025年4月21日至22日在上海召开了以“塑料回收升级再造”为题的科学与技术前沿论坛，深入剖析塑料升级转化与再造进程中的核心挑战与发展趋势，凝练切实可行的解决方案，并明晰相关学科前沿方向与产业发展目标，为此领域的科学决策与技术创新提供坚实的科学支撑与智力支持。详情...

主题报告

探索塑料的适配回收循环路径助力其可持续发展
王玉忠中国工程院院士四川大学

随着塑料的应用越来越广泛，其产量也越来越大。这带来了两方面的问题：一是因现有的塑料生产主要依赖于不可再生的化石资源，在未来化石资源枯竭后用什么生产塑料；二是塑料使役期后的不当处置会对环境产生负面影响，已引起全球的高度关注，“ 限塑 ” 或 “ 禁塑 ” 之声此起彼伏。这促使我们不得不思考如何解决塑料涉及资源与环境的可持续发展问题。塑料的有效回收循环不仅可以节省化石资源，而且可以减少其废弃物对环境的污染，是解决塑料可持续发展的重要途径之一。本报告将根据报告人过去二十五年间在塑料回收循环领域的研究探索，提出对现有不同塑料品种应采取与之相适应的回收循环途径的思考，列举了一些典型塑料体系的循环与升级回收探索研究结果；对未来塑料品种，提出应采用从源头设计合成综合性能优良的可反复化学循环聚合物生产塑料，并给出了一些成功设计合成的案例，为塑料的可持续发展提供了另一路径。
碳碳键转化反应与聚烯烃升级回收
焦宁教授北京大学

聚烯烃的选择性降解与转化离不开碳碳键选择性活化新反应、新方法的发现与应用。在发展小分子碳碳键高效、高选择性活化转化的新试剂、新反应、新催化体系的基础上，理解断裂反应的本质和规律，进一步思考小分子活化并最终为聚烯烃高效、高选择性转化提供模型方法是当前国际前沿重要的研究领域。本次汇报我们在碳碳键转化基础上对聚烯烃选择性转化的一点初步的探索。
彻底解决塑料污染的可行路径 - 混合废塑料深度裂解
张新功公司创始人青岛惠城环保科技集团股份有限公司

塑料制品是人类文明发展不可缺少的关键材料，但其在使用过程中由于平均寿命较短、且在自然环境中的降解速率低导致全球范围内废塑料堆积量持续增长，进而引发日益严峻的“白色污染”问题。鉴于废塑料的高分子碳氢化合物特性，通过催化裂解技术将其转化为低碳烯烃和混合芳烃已成为极具发展潜力的资源化利用途径。然而，废塑料的特殊物理化学性质给催化裂解技术的实际应用带来了巨大挑战。废塑料在受热的情况下，极易出现熔融，无论是废塑料本身还是塑料熔融体，其导热性均较差，传热速率慢，无法满足碳 - 碳（C-C）键持续断裂的高能需求，从而导致熔融体的缩合生焦、目标产物收率降低、生产规模小且长周期连续运转困难等，这严重制约了废塑料高值化回收技术的工程化应用进程，这一现状不仅阻碍了废塑料资源化利用技术的优化升级，更制约了循环经济背景下塑料废弃物闭环管理体系的构建。实现该技术路线的核心是如何提高该过程的热质传递效率，尽可能提高裂解反应深度，以提高目的产物的收率和选择性。因此，本论文介绍了一种混合废塑料循环流化床催化裂解制化工原料（CPDCC）技术。CPDCC 技术在一个反应器内耦合了热裂解和催化裂解反应，采用逆流流化床反应工艺，实现了一步法直接裂解混合废塑料生产低碳烯烃和混合芳烃等化工原料的目标。该技术可覆盖农业端、工业端和生活端的各种废塑料，包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯和聚酰胺等，以废塑料中的碳氢质量为基准，化工原料（包括乙烯、丙烯、丁烯和混合芳烃）的收率可达70%~85%，从而实现了废塑料的高效化学循环。目前正在推进 20 万吨 / 年混合废塑料深度催化裂解制化学品技术的首套工业示范装置建设。CPDCC 技术可有效解决废塑料因流动性差导致的进料困难、传热效率低、生焦率高等行业痛点，降低废塑料加工过程的能耗和成本，高选择性地生产低碳烯烃和芳烃等化工原料，是一种碳氢资源高效化学循环利用的新途径。
聚烯烃热塑性弹性体用于废旧塑料回收
李悦生教授天津大学

我国既是生产和应用聚烯烃、也是综合回收利用废旧聚烯烃的大国。烯烃嵌段共聚物 (OBC) 和长链接枝共聚物 (OGC) 可形成多相区结构，用于不同聚烯烃材料的共混增容，解决废旧 PE 和 PP 制品分拣和力学性能提高的双重问题。发展 OBC 和 OGC 的高效合成技术，并用于废旧塑料高效回收利用具有重要战略意义。以获得高性能 OGC 材料为目标，我们利用优化的乙烯齐聚催化剂和高共聚能力的 α- 烯烃立构选择性共聚催化剂，通过前后齐聚 - 聚合方法，实现丙烯与长链 α- 烯烃及功能 α- 烯烃的可控共聚，制备链结构可控的丙烯 / 长链 α- 烯烃共聚物、丙烯 / 丁烯 / 长链 α- 烯烃共聚物和丙烯 / 功能长链 α- 烯烃共聚物等，即新型 OGC。通过热分析、加工流变测试和材料力学性能实验等，优化聚丙烯接枝聚乙烯材料的结构与性能，获得新型高性能 OGC 材料；通过凝聚态多重结构和界面增容研究，将新型 OGC 用于废旧聚烯烃材料的高效回收利用，解决废旧聚烯烃高效物理回收利用的瓶颈问题。利用新型非茂铪催化剂，发展了聚丙烯基 OBC 的合成新方法。改变催化剂的立构选择性，可调控OBC 的结晶性和弹性回复性能。含高等规 iPP 和柔性 EPR 链段的 OBC 适合于废旧聚烯烃的增容共混加收，低结晶性的 OBC 是性能优异的热塑性弹性体材料。
废弃高分子化学升级回收存在的主要问题与对策
李伯耿教授浙江大学

废弃高分子的化学回收方法多样、回收产物常有高价值惊喜，因而备受重视，近年来不断有学术论文在 Science、Nature 等高影响力刊物上发表，化学回收装置建成的消息也时见国内外报道，但也时常有一些化学回收装置被关停的信息，原因多是经济性。从实质看，我们认为，还是目前的学术研究有些问题，主要表现在：一、重反应，轻分离。这里所指的分离主要是裂解或降解反应产物的分离。因废弃高分子本身就混杂，再经可控性较差反应，产物的混杂性更突出；规模化地制取高纯度产品须要有高耗能高成本的分离提纯过程。因此，以废弃高分子为原料生产包括单体在内的高纯化学品的成本，往往高于以纯净原料生产的化学品。二、一味追求产物的高值性，忽视了解决巨量被废弃高分子这一初衷。即一些研究所得的产物虽价值较高，但它们的应用非常有限，解决不了大量退役高分子被废弃的问题。三、忽视了高分子原料和高分子制品的差异。实验研究多是用石化厂产出的高分子原料，而不是多种高分子共混、层压、挤出，或有大量无机物填充、复合，以及添加了抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、着色剂等各种助剂了的制品。实验结果与实际工况往往有较大的差异。我们从尽可能产业化的角度，分别针对碳链高分子和杂链高分子两大类退役制品，提出裂解 - 除杂 - 并网和解聚 - 除杂 - 再聚合两条路线，尽可能规避化学回收产物的分离过程，力求同时解决退役高分子制品回收的低成本、巨量与高值化利用的三个关键问题。

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第196次：塑料回收升级再造