美国研究人员开发尼龙回收新工艺 产率超过90%

盖世汽车讯 尼龙-6是一种坚韧、不可生物降解的塑料，而且无法通过传统方法进行回收。据外媒报道，美国研究人员开发了一种新的尼龙-6回收方法，使用易于获得的三酰胺镧（lanthanum trisamido）催化剂，可以高选择性、近乎定量地解聚尼龙-6，而无需溶剂，从而在适当温度下回收单体——ε-己内酰胺（ε-caprolactam）。按顺序从聚合物的一端取出单体，就像从珠链上取出珍珠一样。

（图片来源：wiley）

在汽车制造、包装、基础设施、纺织和渔业等领域，尼龙面料是许多应用中的首选材料。其具有优越的性能，如弹性、耐化学性、高抗拉强度和高耐磨性，但这也影响了材料的生物降解性。举例来说，在海洋塑料垃圾中，废弃的尼龙渔网约占10%。

在工业上，通过对ε-己内酰胺进行开环聚合，可制成不同的尼龙-6材料，年产量约为500万吨。因此产生的废弃物也很多，造成了严重的环境影响。此外，生产尼龙-6的碳排放也很大。这种ε-己内酰胺单体，是使用化石基原材料通过高成本的多步骤工艺制成。对其进行回收，可以节省资源和能源，并减少生产成本。

虽然其他一些塑料的回收进程正在缓慢加速，但尼龙-6很难进行回收。将其融化成为一种新的形式是不可能的，因其在高温下会部分分解；将其燃烧以用于能源生产也不可行，因为会形成氢氰酸等有毒化合物；使用以前的化学回收方式，已证明过于复杂且低效，或者需要使用有问题的化学物质。

由西北大学（Northwestern University）和国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory ）的研究人员Yosi Kratish和Tobin J. Marks负责的团队现已开发出一种新的、高效的催化工艺，可用于回收尼龙-6。

通过这种方法，可以将尼龙-6解聚为ε-己内酰胺，并实现95%以上的选择性，产率超过90%。同时，不需使用溶剂或有毒化学品，只需相对温和的温度（240℃）环境。聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物不会产生干扰。

该团队的成功受益于一种基于商用稀土金属三酰胺络合物的催化剂。镧络合物表现出最高的催化活性。研究人员通过实验数据和计算提出了一种创新反应机制。在第一步中，将氢离子从末端的酰胺N-H键上移除，并将催化剂共价结合到聚合物上。随后，在回咬（backbiting）过程中，将ε-己内酰胺单元逐个从链的末端分离。