北京大学的聚乳酸两步法制MMA研究获进展

近日,北京大学的研究团队采用“碳循环”的转化思路,通过两步催化反应将聚乳酸(PLA)转化为甲基丙烯酸甲酯(MMA)。相关研究成果发表于《自然·可持续发展》杂志。

目前将聚乳酸等生物可降解塑料转化为高附加值化学品应遵循3个原则:一是尽可能在相对温和的反应条件下进行转化;二是聚酯类塑料中的含氧基团都是在单体合成过程中引入,在转化过程中要尽可能地保留聚酯塑料碳骨架中的含氧基团;三是要少使用氢气,特别是高压氢气。

该研究团队在第一步反应中采用立方相α-MoC催化剂及甲醇,在无外加氢气、220 ℃的反应条件下,通过醇解和加氢脱氧过程实现聚乳酸废塑料高效制备丙酸甲酯,聚乳酸转化率超过99%,丙酸甲酯收率达到98%。该加氢脱氧催化体系也适用于聚乙醇酸(PGA)及聚己内酯(PCL)的催化降解。第二步采用Cs-La/SiO2复合催化剂,实现丙酸甲酯和甲醛向MMA高效转化,在380 ℃条件下,丙酸甲酯转化率超过80%,MMA选择性超过90%。

该研究团队采用商业聚乳酸吸管(约含83%PLA)评估聚乳酸两步法转化为MMA的效率,结果表明,6 g聚乳酸吸管经过两步催化转化可获得2.5 g MMA和2.1 g 丙酸甲酯,且整个反应过程中无需外加氢气,能耗低。

该研究可为废弃生物可降解塑料的高值再利用提供参考。