技术创新

技术创新

Technological Innovation

我国塑料垃圾变燃料

上海有机化学研究所的研究员们正在通过使用交叉烷烃复分解反应的策略，研究将塑料垃圾“变废为宝”，其过程包括聚乙烯与短链烷烃的复分解，从而炼制柴油。

现代社会中到处充斥着塑料制品的身影。它们因携带方便深受民众喜爱，然而使用完毕后随意丢弃的现象却极大地影响了人类的生活。废塑料造成的“白色污染”是目前世界各国面临的最棘手环保问题之一。年产量上亿吨的聚乙烯是产量最大的塑料产品，同时也是最具惰性和最稳定的高分子材料之一，难以降解。

目前绝大部分废塑料主要通过填埋和焚烧处理，但前者占用土地资源且易污染地下水，而后者增加了碳排放还会造成大气污染。截至2015年，人类共生产了约83亿公吨的塑料制品，其中约有63亿吨转化为塑料垃圾。对此，科学家们可谓是绞尽脑汁想要将这一“公敌”充分利用起来。

研究员在接受CNBC采访时表示，埋藏在地下或者丢弃在海中的塑料垃圾将会存在上百年或者上千年，因此人类急需找到一种解决塑料垃圾的方法。而有机所的研究员们认为将塑料转化为燃料是一种重复利用的妙招。

在新研究中，研究员们利用交叉烷烃复分解催化策略，使用廉价的低碳烷烃作为反应试剂和溶剂与聚乙烯发生重组反应，有效降低了聚乙烯的分子量和碳链长度。低碳烷烃是在石油炼制中大量生成的副产品，不能作为燃油或天然气，使用价值非常有限，而此番应用也提升了其利用价值。

在这个体系中，过量存在的低碳烷烃好比“剪刀”，多次和聚乙烯重组反应，直至把分子量上万、甚至上百万的聚乙烯降解为可作为清洁柴油的烷烃。

目前降解聚乙烯使用的是高温裂解法，但这种方法往往需要超过400摄氏度的反应温度，而且生成非常复杂的产物，包括气、油、蜡和焦等，利用价值低。

而新方法反应温度在150至200摄氏度之间，且无论聚乙烯废塑料结构如何，生成物均以直链烷烃为主，主要是可作为柴油的C9到C22烷烃，另外还有可作为添加剂应用在聚烯烃加工领域的聚乙烯蜡。新技术可以降解所有类型的聚乙烯，包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯等，而且催化剂可兼容商业级别聚乙烯中的各种添加剂。在实际生活中，这一技术可用于降解各种聚乙烯废塑料，包括废塑料瓶、废塑料膜和废塑料袋等。

尽管现在的技术止步于聚乙烯的降解，但希望未来能找到一种降解聚丙烯、聚苯乙烯或者其它塑料材质的方法。

中国科学院研发热塑性和热固性可互相转换的聚氨酯材料

环境友好、可回收复用聚合物材料研究是智能仿生和高新技术领域的重要方向，受到全球科学界和工业界的高度关注。聚氨酯(PUs)因其优良性能而被广泛用于涂料、粘合剂、泡沫材料等领域。通常情况下，PUs需要在催化剂的作用下反应生成热固性树脂来实现应用，有害物质残留以及材料难以回收对其应用造成了诸多限制。

中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室科研人员以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和多官能团肟(Oxime)为原料，在无催化剂的温和条件下，成功制备了肟类聚氨酯(POUs)。该聚合反应具有很高效率的突出优点，在30℃的二氯甲烷中反应3小时，转化率高达99%;所制备的POUs与常规PUs机械性能相当。进一步研究发现，肟氨酯键具有热可逆性，POUs表现出优异的热自修复和可回收性质，修复效率可高达90%。这一基于肟氨酯键动态特性的研究成果，使得POUs可回收复用成为了可能。

在科技部、国家自然科学基金委、中科院和北京分子科学国家实验室(筹)的支持下，研究人员与北京大学合作，应用密度泛函理论开展了相关的反应机理研究，结果表明肟的异构体硝酮(Nitrone)在聚合反应和可逆交换反应中起到了关键作用。

POUs材料具有制备方法简便易行、结构动态可逆、力学性能优良的特点，新型动态可逆肟氨酯键为构筑可回收复用聚合物带来一种新的选择，并有望大大拓展聚氨酯材料的应用领域。

防转移智能防伪标签研制成功

近日，温州沸鼎智能科技有限公司研制的防转移功能的无线射频标签获得国家专利。这项技术使RFID标签具备一撕即毁的功效，一签只对应一物，不能重复利用，同时通过技术手段有效解决了RFID标签在恶劣环境下防伪功能失效的问题，让商品披上了智能外衣。

一撕即毁标签不同于传统的RFID标签。传统RFID标签虽然在防伪、品牌推广、防窜货上具有独特的优势。但是在具体的实际应用中，仍然出现很多问题：高温转移从而被重复使用，防伪标签性能不稳定，标签之间差异化明显；防伪电子标签读写灵敏度不稳定，标签易失效、老化，在恶劣环境下无法正常工作，使用寿命短，种种问题给商家带来了巨大损失。

一撕即毁标签通过技术手段巧妙地避免了传统RFID标签如上存在的问题。其采用全铝易碎防伪技术，这种技术使易碎防转移功能的无线射频标签具备不可重复利用的特点，当标签粘贴后一撕即毁不能再使用，彻底解决了电子标签“唯一性”的问题。同时，该标签采用特制易碎纸和耐高温防转移粘胶，可有效防止二次加温转移；双面天线线圈采用高精度铝蚀刻，比印刷天线标签、半印刷半铝（铜）蚀刻天线标签稳定，保证了各个标签之间的一致性，提高了标签的品质；标签中铝粒子之间距离相对一致且不易断裂，保证了标签内相对一致的电阻率，使得标签信息传递、读写稳定而快速，这也使得标签在紫外线、高温等恶劣环境下仍然能够稳定工作。此外，还可结合目前流行的二维码印刷等技术实现多重防伪并用，真正实现消费者举手可查的RFID防伪溯源。

一撕即毁的RFID防伪应用系统是完成整个防伪过程追踪溯源的基础。这个应用系统由读写器、易碎防转移功能的无线射频标签和客户终端应用程序组成。要实现消费者举手可查的防伪溯源，读写器成本和普及的矛盾成为业内的一大难题。但是随着NFC手机的出现和逐步普及，使得无线射频标签的读写器逐步由手机所替代。此外，一撕即毁标签都具有唯一代码和高级加密算法，同时每张标签具有易碎防撕揭的功能，保证了标签的唯一性。客户通过终端程序扫描后，即可判断商品的真伪。

目前国内某些食品业包括奶粉、烟叶等已经开始大幅推广使用，相继有茅台、五粮液、天之蓝等高端和中低端品牌开始试点应用。而且，智能交通的车辆管理也开始逐步试点。随着该技术的逐步推广使用，解决的防伪问题越来越多，相信一撕即毁标签的普及已不遥远。

韩国新包装技术延长西红柿新鲜度

韩国发表消息称开发了一项能使小西红柿的新鲜度延长2倍的新包装技术。该技术主要是通过用一定比例的混合气体来置换小西红柿包装容器内的空气实现。这项技术的核心在于包装小西红柿时，充填能保持新鲜度的气体，所使用气体为氮气、氧气及二氧化碳的混合气体。

具体方法是容器内装入750克小西红柿，抽出空气形成真空状态之后充填氮、氧及二氧化碳的混合气体，混合气体比例为氮气91%、氧气6%、二氧化碳3%。包装所使用塑料膜为10～20℃的流通环境下气体浓度变化最小的塑料膜，其氧气透过率为25000 OTR（Oxygen Transmission Rate，cc/24hr·㎡）。

在15℃流通环境下，该项技术与普通真空包装相比使小西红柿的呼吸速度降低1/3，小西红柿保持新鲜状态的时间也由3天延长到6天。在该技术下，除了有使果实的呼吸速度降低的效果之外，还有保持果实表面颜色、果肉硬度和蒂部新鲜度的作用。

两款高阻隔性PET薄膜问世

为了延长产品的保质期，并应用到电子商务领域，同时也为了降低软包装的总成本，快速消费品包装材料的阻隔性尤为重要。东丽塑料（美国）公司（Toray Plastics America）在阻隔性技术方面的进步使这一切成为可能。

东丽全新推出两款高阻隔性聚酯薄膜产品“露米勒”Lumirror MK61HB及PA1HB，成为箔、PVdC涂覆PET及OPP，以及AIO涂覆PET的全新替代品。MK61HB金属化薄膜提供出色的隔氧防潮保护；PA1HB薄膜隔氧并具有卓越的气味阻隔性。

这两款新的薄膜是在东丽已有的PET基础上进行研发的，其卓越的耐热性及改良的印刷表面众所周知。全新薄膜的双轴取向和阻隔涂层一起内嵌，并进行流水线生产，这是在薄膜行业中独一无二的。

东丽的薄膜涂层配方中不含氯，无氯涂层是PVdC替代品所需具备的一个重要特质，而MK61HB的金属化也是由东丽自家完成。如需密封，东丽可以通过挤出涂层技术进行密封处理。东丽可根据客户在阻隔、密封及美观方面的需求，金属化处理和挤出涂覆阻隔涂层。

东丽塑料（美国）公司新产品研发部门产品经理Kerri Boyens表示：“阻隔性薄膜市场正在发生改变，薄膜的化学成分也在转变。可携带的健康食品日益流行，延长食品的保存期限显得尤为重要。此外，日常消耗品的网络销售也在日益增长，经过改良生产出隔氧防潮并具气味阻隔性的薄膜是很好的解决方案，例如东丽MK61HB和PA1HB聚酯薄膜，且这两种薄膜的制造生产步骤很少。”

MK61HB金属化薄膜和PA1HB薄膜被设计用作双层薄膜的外层或是三层薄膜的中间层。它们的粘附层适用于层压、粘合涂覆或印刷。它们是普通袋、立袋，以及盖子的理想材料选择，适用在充气包装中，例如咖啡、传统健康零食、饼干及其他烘焙食品的包装，同样也用于糖果糕点、粉末状食物以及宠物食品的包装。同时，它们也是健康保健、美容、个人护理、家庭用品以及清洁剂包装的理想材料。

英国软包装商Skymark推进印刷薄膜回收技术开发项目

英国的软包装制造商Skymark与欧盟的合作者合作，共同开发新的技术，用于去除印刷后的薄膜材料回收再利用时中存在的污染物和气味，这些会对薄膜回收再利用的后续加工产生影响。

作为地平线2020研究和创新计划的一个项目，Skymark组织开展了CLIPP+项目，该公司表示，这个项目可以创造环境友好的PE薄膜，用于非食品类的包装。这种技术使用二氧化碳，作为护安静清洁和脱模助剂。回收后的印刷PE薄膜可以用在很多高附加值的初级和二次包装上，比如用作缠绕膜。

目前，印刷后的塑料包装造成的最大浪费是无法回收，即便回收也只能用于低附加值的产品，应用限制在低成本应用、生成再生能源或填埋。我们希望改变这种局面。Skymark从2015年起就开始合作推进这个项目，合作者包括西班牙的塑料技术中心AIMPLAS，和欧洲机械制造商、Erema集团下属成员Pure Loop。Skymark投入运行的首台商品化设备，正在由Pure Loop在奥地利制造，而且将在不久安装到Skymark位于斯肯索普的总部。

超薄生物基密封薄膜可能改变软包装行业格局

在CHINAPLAS 2017展会上，作为全球领先的生物塑料供应商之一的Nature Works公司展出了Ingeo的最新功能创新。新型高阻隔性能薄膜是在Ingeo基础上研发出来的Earth First UL，是一种可用于软包装的超薄生物基密封薄膜，它可降低所用密封薄膜的成本，同时还具有环保优势。

Ingeo是由可再生资源制造的高性能塑料。随着单杯冲制咖啡、茶和软饮料的独立包装日益普及，使用过的咖啡胶囊如何在垃圾填埋场进行降解，已成为人们日益关注的问题。展示的可堆肥降解的咖啡胶囊，包括薄膜、刚性胶囊和用于过滤的无纺布技术，以满足使用胶囊时的滴灌和高压温度要求，同时保持其堆肥特性。

这款可堆肥降解的咖啡胶囊，是Nature Works历经数年，与配混料制造商、加工商和咖啡公司进行大量研究工作，不断改进Ingeo而取得的解决方案。在研发的过程中，团队也遇到了不少技术难题，比如如何制造能够满足温度、压力和过滤要求，但仍然可以保持堆肥特性的胶囊等。市场对生物塑料的应用更加重视，这也是我们根据市场需求，不断研发新产品的动力。以Ingeo片材代替聚苯乙烯乳制品和甜品包装。除了可堆肥降解的咖啡胶囊，Nature works还带来了采用Ingeo透明FFS乳品和甜点包装。这些FFS杯具有高透明度，刚度大，比聚苯乙烯(PS)所用材料少。

包装是Ingeo主要应用之一，其中可以提高性能。Nature works正在积极改变人们认识的另一个领域，采用易于成型、灌装和密封的(FFS)乳品包装取代传统的聚苯乙烯包装。中国OEM杭州中亚机械有限公司，最近在其FFS机器上，测试了Ingeo片材的加工。中亚公司表示，采用Ingeo材料制成的FFS包装，在阻隔性和保持食品风味方面，优于聚苯乙烯包装。

改变软包装行业格局的新材料。Natur Works还展出了新型高阻隔性能薄膜。这款在Ingeo基础上研发出来的Earth First UL，是一种可用于软包装的超薄生物基密封薄膜，它可降低所用密封薄膜的成本，同时还具有环保优势。采用Ingeo替代包装材料的内层，可大幅减轻包装的重量，减轻幅度高达65%。Earth First UL的一个主要优点是刚度高，可替代其他材料，而且性能良好，重量轻。

此外，与LLDPE相比，Earth First UL可在较低的密封初始温度下，形成优异的密封，其具有固有的高着色能力，因而特别适合贴合到PET、met PET、PPT、尼龙和纸基材上，可以有效阻隔香味，耐油脂，厚度为9、12和15微米。Earth First UL特别适用于采用单只枕形袋，咖啡调制包装，三角形直立袋，冷冻食品和多壁袋的食品包装。

ICIQ集团研发柠檬制备生物塑料

研究团队研发了一种环保生产无BPA聚碳酸酯的方法，即以柠檬烯和二氧化碳为原料制备无BPA聚碳酸酯。

从你的手机壳到飞机窗户，聚碳酸酯无处不在。也正是由于其应用广泛，世界各地每年生产的聚碳酸酯达数百万吨。然而，由于其前体特别是双酚A(潜在的致癌物)的毒性，所以越来越担忧这种材料危害性。

现在，由ICIQ集团负责人和ICREA教授Arjan Kleij率领的化学家团队研发了一种用柠檬烯和二氧化碳生产聚碳酸酯的方法，其中柠檬烯和二氧化碳都是丰富的纯天然产品，即无环境污染问题。而且此外，柠檬烯能够替代当前在商业聚碳酸酯中使用的危险组合物：双酚A(也称为BPA)。尽管BPA已经反复被美国和欧洲的机构归类为安全的化学品，但一些研究指出，这是一种潜在的毒害神经且致癌的内分泌干扰物。一些国家如法国、丹麦和土耳其已经禁止在生产婴儿奶瓶中使用双酚A。

双酚A由石油原料生产，这在理论上是安全的，但仍然引起了关注。这种方法是用可以从柠檬和橙子中分离出来的柠檬烯取代BPA，这显然是更环保，更可持续的替代品。因为柠檬烯完全替代双酚A对于大多数行业来说可能比较复杂，所以可以逐渐替换BPA。即可以开始加入少量的柠檬烯，然后再逐渐取代BPA，一步一步地适应过程可能会使得新型柠檬烯衍生的生物材料具有相似或甚至更为创新且增强的性质。

然而，这种转变不能以一般典型的方式发生，因为在经典的方式中当从一种形式重新排列成另一种形式时，尽管分子本身不具有这种能量，而且寒冷的环境也不能提供它能量，但是必须要克服一种能量障碍。虽然新的平衡不应该以典型的方式发生，但研究人员仍然能在实验中展示。结论是：极低温下的柯普重排只能用隧道效应来解释。因此，研究人员提供了五年前韦斯顿博登基于理论研究进行的预测实验数据。

研究人员不仅成功地生产出更环保的聚合物，而且还成功地改善了其热稳定性能。这种衍生的聚合物相比于BPA聚碳酸酯具有更高的玻璃化转变温度。这是非常惊讶的，因为已知的生物塑料具有比传统聚合物更差的热性能，起初我们是首先对这些发现产生怀疑的，但我们通过实验能够不断地重现其玻璃化转变温度更高的现象。其中具有较高的玻璃化转变温度会有其他含义：新型塑料需要较高的温度来熔化，这使得日常使用它们更为安全。此外，这种新型聚合物还可以使用合适的材料配方为聚碳酸酯和嵌段共聚物提供无数的新应用。

生物塑料是可以用来做普通家用塑料产品的塑料。出于环境原因，它们不像一般如特百惠等塑料那样含有石油。也不是要花费大约100年才能完全分解，它只需要约7年时间就可以完全分解。目前正在与塑料生产商进行谈判，以进一步推进柠檬烯衍生的生物材料的工业化生产。

荷兰研发环保低成本的可商用生物基塑料包装材料

荷兰一研究项目正致力于生产一种环保的、成本更低的生物基塑料包装材料，计划在两年内实现商用。这项新的研究目标旨在生产一种具有价格竞争力的、使用生物基塑料制成的透明包装袋。生物基塑料通常不适合用于薄壁包装的注塑成型。

因为生物基材料的成本较高，食品生产厂家对其的兴趣往往不高。不过，SFA公司总监NielsL'Abée表明：“所有人都认为我们应该使用更环保的包装。”荷兰SFA包装公司是一家专为食品提供注塑包装的供应商。

因此，L'Abée决定与荷兰的瓦赫宁根大学和研究中心（Wageningen University &Research）的下属机构——瓦赫宁根食品与生物研究所展开合作，寻找生物基塑料包装材料商用更有吸引力的方法。尽管对于食品包装薄膜而言，生物基塑料足够坚韧，但是对于薄壁注塑成型而言却太过粘稠，因此该项目的合作伙伴希望通过加添加剂来改变其流动性。

此外，他们还将研究使用生物基材料制成更薄制品的复杂精密生产工艺。这是非常有必要的，因为减少包装的壁厚是削减包装材料消耗和降低成本的唯一途径。

由于生物基材料仅仅能够阻隔水蒸气，因此研究者们还将添加额外的包装层，以便能够提供保持食物新鲜所需的阻隔性能。该项目的另一个重要目标在于开发生物基塑料包装的低成本制造方法，该生产方法的CO2排放量仅为常规塑料的1/2。

项目合伙人希望能够在两年内将产品在市场上出售。不过，对于更环保的包装材料，消费者们愿意多支付多少金钱呢？L'Abée承认：“这一点我们并不知道，”同时他表示所有的项目合伙人都在承担着生物基包装的开发风险，“希望我们可以成功开发同时最终将其销售出去。”

英国科学家研制出易降解微型颗粒可减少海洋污染

英国科学家利用植物的木质素研制出可代替日化用品中塑料微粒的易降解微型颗粒，可减少塑料微粒对海洋的污染。直径小于0.5毫米的球状塑料颗粒常被添加至洗面奶、沐浴露、牙膏、护肤霜等日化用品中，使产品具备柔滑的使用感。由于尺寸太小，塑料微粒无法被现有污水处理系统过滤，最终会流入海洋，要花几百年才能降解。

据估计，洗一次淋浴会导致10万个塑料微粒进入海洋。环保专家担心，塑料微粒会被小型海洋生物吞食，进入食物链、危害野生动物，甚至可能流向人类餐桌。

英国巴斯大学研究可持续化工技术的专家，利用木质素生产出一种微型颗粒，可代替塑料微粒添加至日化用品中。木质素是一种广泛存在于植物中的坚韧纤维。研究人员将木质素溶解，使溶液通过带微孔的膜，形成微小的圆形液滴，随后凝固成形。这种微粒的坚固程度足以满足日化用品应用需求，但流入下水系统后很容易被微生物分解成无害的糖类物质，即使进入自然环境也会很快降解。他们将与工业界合作，开发大规模生产这种微粒的方法。

CPET软膜包装，进烤炉也不用拆包装

Faerch Plast公司推出了世界上第一款可烘烤CPET软膜包装。该款包装具有显著的屏障和强度性能，而且为加工商、零售商和消费者提供可直接放入烤箱或者微波炉无需拆除当前包装、降低污染等益处。

这个最新的创新使得消费者能够直接将产品放入烤箱或微波炉而无需拆除当前的包装或接触生的食品，它可提供显著的卫生益处。

这些可烘烤的软膜包装是真正的变革，有了这种来自Bemis Flexible Packaging的特殊SkinCook顶网包装，意味着它们可以不用以任何方式打开，就可以直接从冷藏或冷冻状态进行烹饪。

这个包装还增加了消费者吸引力、货架空间效率并在运输途中和店内对产品提供最大限度的保护。对于常规烤箱，烹饪时间减少了20%，对于微波炉，烹饪时间减少了40%，并且不会出现难看的肉汁。另外，产品的货架期有明显的提高，有助于减少食物浪费。

可烘烤CPET软膜包装具有显著的屏障和强度性能。该公司与ABP和Bemis Flexible Packaging合作开发轻量化和可烘烤的包装，这个包装具有显著的屏障和强度性能，而且为加工商、零售商和消费者提供很多益处：可以直接从冷冻或冷藏柜中取出软膜包装肉制品，无需打开包装，这为安全且简单地用烤箱烘烤或微波熟化提供了便利，而且可以延长肉的货架期，该可烘烤软膜包装将有助于降低污染的风险（例如，来自弯曲杆菌属），因为消费者无需处理生的食品；肉类或禽类产品被安全的固定在合适的位置进行展示，这增强了产品的货架影响力。另外，这个可烘烤的软膜包装会从侧面进一步提高吸引力和品牌知名度；使用特殊的工具，这个可烘烤的软膜包装可以形成波状外形的顶网以包装更大的产品，如托盘边缘突出的鸡肉块和肉。