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

基于 C1 和生物基单体的聚酯合成
张兴宏教授浙江大学

按照当前高分子材料的生产方式，有关预测表明至 2050 年全球高分子材料的生产和处理将消耗超过 20% 的原油，所产生的碳排放量占比将达 15%。另一方面，碳 - 碳链高分子化学性质稳定，使用后不当处置将长期严重危害生态环境。通用高分子材料的低（零）碳循环，是合成高分子材料可持续发展的重要挑战之一。创制组成上低碳含量的通用合成高分子，是应对这一挑战的重要方向。所谓 “ 低碳高分子 ” 是指在组成上低碳含量（参照纤维素碳含量，49.4wt.%）的通用高分子。如其中碳来源于生物质，则可以发展出不依赖石化资源的高分子材料。其次，石油煤炭炼制为液体燃料、烷和烯等的过程产生大量 CO2 、CO和 S 等，需要充分利用；源于生物质的含氧单体直接用于合成高分子，将在单体制备环节节省脱氧的能量消耗，也能多用氧制造高分子。第三，组成上的低碳，将产生重复单元、立体、序列、链构象和聚集态结构调控等高分子化学与物理的新问题，持续研究将发展新的合成原理和新品种高分子。当前具有低碳含量特征的高分子在整个高分子工业中所占比重甚小，因而发展空间巨大。本次汇报羟和 / 或醛、环酸酐、COS 等的逐步聚合反应合成含氧（硫）聚酯及其化学循环特点以阐释 “ 低碳高分子 ” 概念。
基于惰性环内酯的聚合突破合成可循环高分子材料
洪缪研究员中国科学院上海有机化学研究所

针对合成高分子材料面临的资源和环境问题，发展新一代具有可再生来源、合理生命终期的可持续性高分子材料具有重要的科学意义和应用价值。可循环高分子是一类新兴的可持续性高分子，可通过构建 “ 单体 ↔ 聚合物 ” 的 “ 聚合 ↔ 解聚 ” 化学闭合循环实现材料的回收，进而助力材料生命周期的有效延长和资源利用率的提高。新型可循环高分子的创制是当前学术研究的热点，IUPAC 将其分别列为是2019、2020、2023 年 “ 化学领域十大新兴技术之一 ”。通过单体和催化剂的创新，该领域已取得了系列重要进展，实现了多种可循环聚酯、聚硫酯、聚碳酸酯、聚缩醛等的创制。尽管如此，可循环高分子尚无商品化产品，其工业化生产和实际应用面临着多个关键挑战，且不是一朝一夕能完成的，例如：单体通常为非大宗化学品、合成相对繁琐；难以平衡聚合与解聚的效率、难以平衡材料的解聚效率与物理性能；如何兼容现有的高分子工业；应用出口端不明确、无匹配的回收产业链等。本报告将综述可循环高分子的发展历程与重要学术进展，汇报本课题组在廉价惰性环内酯催化聚合 / 转化、以及基于多层次结构调控合成高性能可持续性高分子方面的进展，最后结合我们的研究，汇报我们对可循环高分子的理解以及应对其关键挑战的一些思考。
降解塑料：从生物降解到环境消融
王献红研究员中国科学院长春应用化学研究所

自 1920 年高分子科学诞生以来，世界各主要工业国家已经建立了亿吨规模的高分子材料大厦，高分子材料也成为与钢铁、水泥并列的三大基础材料，共同决定了人类社会的生产和生活方式。与此同时，在能源和资源可持续发展日益迫切的新时期，高分子科学也将迎来诸多变革性技术，尤其是针对一次性使用却难以回收的塑料体系，其资源和环境的压力问题十分突出。针对上述问题，本报告基于在生物降解二氧化碳基高分子材料的研究基础，试图探讨一类 “ 生物降解塑料 +” 的高分子新材料的合成和规模应用可行性，这类高分子材料在土壤、大气和海洋环境中能自然降解为二氧化碳、水、有机或无机小分子化合物等无公害物质的环保塑料，简称 “ 环境消融塑料 ”。环境消融塑料以生物降解性能为基础，尽管在一次性使用塑料如地膜、快递包装材料等方面有应用可能性，但是自然环境降解或消融特征能否真正与材料性能、成本相容，进而构建出一类有生命力的环保高分子材料体系，依然有许多难题，这正是本报告的讨论重点。
生物降解塑料 PBAT 的工业化进展
李建军研究员金发科技股份有限公司

生物降解塑料 PBAT（聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯）是一种脂肪族 - 芳香族共聚酯材料，兼具传统塑料的优异力学性能和可完全生物降解的环保特性。其分子结构中的酯键可在自然环境中被微生物分解为水、二氧化碳和生物质，有效缓解传统塑料带来的 “ 白色污染 ” 问题。PBAT 广泛应用于购物袋、农用地膜、快递包装、一次性餐具等领域，是当前生物降解塑料领域的主流产品之一，与 PLA、淀粉基材料并称为三大技术成熟且产业化规模最大的降解材料。作为全球生物降解塑料的领军企业，金发科技自 2009 年起便深耕 PBAT 研发与产业化，是我国最早实现 PBAT 量产的公司之一。通过自主创新，公司突破了共聚酯合成、反应挤出、合金化改性及终端应用等全产业链核心技术，形成了从原料到制品的完整技术体系，李建军博士团队主导编写的《生物降解塑料 PBAT》专著系统梳理了产业链各环节理论与实践，填补了行业空白。在产能方面，金发科技PBAT 年产能已达 18 万吨，居亚洲首位，产品远销全球 58 个国家和地区，市场占有率超 40%。2023 年，公司生物降解塑料销量达 14.42 万吨，同比增长 46.4%，并在辽宁等地推进生物基 BDO、乳酸等原料一体化项目，进一步强化产业链协同。技术创新方面，公司与清华大学合作开发的分子链精准调控技术荣获国家科技进步奖二等奖，显著提升了 PBAT 农膜的保墒性能与降解效率，助力农作物增产并减少残膜污染。未来，金发科技将继续以 “ 双碳 ” 战略为指引，计划至 2030 年生产绿色塑料 100 万吨，推动生物降解材料在更广泛领域的应用，引领行业可持续发展。
煤基生物可降解材料技术与示范应用
温亮副总经理国家能源集团榆林化工有限公司

国家能源集团始终立足于煤炭清洁高效转化，在差异化、高端化、多元化、低碳化的煤化工产业开发思路进行了更具原料和成本优势的煤基可降解材料研发。依托于 2030 项目，成功开发了煤经合成气制乙醇酸甲酯 MG 和 MG 聚合制备聚乙醇酸的大型化、低成本工业技术，并在国能榆林化工进行了年产 5万吨聚乙醇酸可降解材料示范项目建设。开发出挤出级、吹膜级、纺丝级、注塑级、暂堵级 5 种 PGA 牌号产品。进一步进行了 PGA 的改性研究，提高 PGA 材料综合性能，开发出一次性购物袋、垃圾袋、地膜、一次性餐具、酒店一次性用品等满足不同应用场景的 PGA 基产品，拓展其在通用领域的应用。取得了多项 PGA 降解认证和 PGA 一次性餐具使用场景美国 FDA 食品接触通告确认函，同时积极推动 PGA 标准体系建设。开展 PGA 基生物可降解垃圾袋试点推广，推动 PGA 市场化进程，促进 PGA 生产 - 改性 - 加工 - 产品 - 推广全产业链协同发展。后续将在现有研发和产业化应用示范的基础上，继续在煤基新材料领域开展研究，加强技术创新和产业化布局，实现煤炭清洁能源转化利用，推动我国 “ 双碳 ” 目标的实现。

第196次：塑料回收升级再造