用二氧化碳合成的可降解塑料（PPC）简介及利润分析

二氧化碳既是一种工业废气，也是造成全球变暖的主要因素之一。2017年，全球化石燃料及工业二氧化碳排放总量达368亿t。其中，中国碳排放量在100亿t左右，二氧化碳的大量排放，得不到循环利用，因而造成了严重的温室效应。

二氧化碳又是一种廉价的碳资源，利用二氧化碳制备有机高分子材料，不经过碳的还原过程，产品代替传统石油基产品，能够降低石油资源消耗，具有重要的经济、环保及科学意义。因此，二氧化碳的有效利用成为当今的研究热点之一。

聚碳酸亚丙酯简称 PPC (Polypropylene carbonate )，是由二氧化碳（CO2）和环氧丙烷合成的脂肪族聚酯，因其合成过程可直接消耗CO2且具有完全生物降解等优点，受到越来越多的关注。

PPC作为的一种新型的热塑性聚合物，具有生物相容性好、阻隔性高、抗冲击韧性、透明性和无毒性等一系列优良特点。因此它的广泛使用对于人类环保和新资源的开发具有实际意义。

一、1969年 日本人 井上祥平 
首次合成PPC

1969年，井上祥平首次发现，在二乙基锌-水催化体系催化下，二氧化碳与环氧化物共聚可制备聚碳酸酯。

它由二氧化碳和环氧丙烷在一定条件下聚合而成的一种聚合物，在反应过程中反应的温度和时间、CO2的压力、溶剂等都会对共聚反应产生影响。其中CO2的压力与共聚物的产率和分子量成正比，其最佳范围在0.1~1.5MPa之间。

温度对反应影响很大，反应温度与反应速率和产率正相关，但温度如果过高会使生成的聚合物的分子量下降，也会对催化剂的活性产生影响，所以要综合各种因素来合理控制反应的温度。

改反应介质是一般为环氧丙烷，因为其溶解性能较好，不仅可以提高聚合物的分子量，还可以回收再利用。

二、PPC的工业化生产

经过40多年的研究开发，相关研究取得了长足进展，特别是二氧化碳环氧丙烷共聚物——聚碳酸亚丙酯（PPC）的开发，其具有生物降解特性，可代替聚乙烯、聚丙烯等制备一次性使用材料。国内外先后建立一系列PPC的生产线，PPC逐步走向工业化应用。

在二十世纪七十年代开始，亚欧各国开展了大量研究，逐步实现聚碳酸亚丙酯共聚物的应用，并最终实现了工业化。

中国PPC的产业要从90年代就开始，其中中科院成为国内聚碳酸亚丙酯重要研究机构，并且也是国内首先工业化的研发机构。（▲ 以下数据来源化工平头哥）

▲ 内蒙古蒙西高新技术有限公司0.2万吨装置于2002年投产，采用中科院长春研究所技术，这也是国内首套PPC装置。

▲ 河南天冠企业集团有限公司0.5万吨/年装置于2005年投产，采用中山大学生产工艺。

▲ 中国科学院广州化学研究所0.2万吨装置于2007年3月投产，采用中科院广州研究所工艺。

▲ 海南东方中海石化公司0.3万吨装置，于2008年6月投产。

▲ 江苏中科金龙化工股份有限公司2.2万吨装置，于2009年8月投产运行，该公司5万吨/年装置于2012年投产运行。

▲ 浙江温岭邦丰有限公司3万吨/年，于2013年9月投产运行，该公司主要资源以出口为主。并且该公司计划新增10万吨/年装置，投产后，公司产能将扩至13万吨/年左右，新增装置计划在2021年前后投产运行。

▲ 另外，博大东方新型化工(吉林)有限公司新增的30万吨/年装置，其中一期5万吨/年计划2020年前后投产，二期项目计划在2025年前后投产，目前该项目在2017年4月奠基，该项目投产后，将成为国内工业化规模最大的聚碳酸亚丙酯项目。

三、PPC有利可图吗？经济效益如何？
——利润率约在110%左右！

根据化工平头哥的调查数据，国内PPC的生产企业，其中物料平衡一般控制在1吨PPC需要

0.2-0.4吨二氧化碳（CO2）、
0.6-0.7吨 环氧丙烷（PO），
0.1-0.2吨的引发剂聚醚。

注：PPC简化物料平衡表

 

由于最近PO价格疯涨，目前PO售价已经接近1.7万元/吨，而二氧化碳价格相对稳定，在470-500元/吨区间。而根据PPC市场价格约在2.5万元/吨前后计算，生产1吨PPC可以产生接近1.3万元的利润，利润率约在110%左右。（数据来源化工平头哥）不过根据中国塑料协会降解专委会的监测，目前PPC市场均价大约为2.1万元/吨。

此利润计算为相对粗犷的利润计算模式，其中并未包含管理费用、财务费用、折旧及其他费用。但是无论怎样，PPC的生产保持相对较高的利润空间。

然而 PPC 的价格较高、玻璃化温度较低、力学性能和热稳定性能较差，加工和流动性差，这些缺点正严重限制了它的推广应用。因此有必要对聚碳酸亚丙酯进行改性。

资料参考 | 

[1]陈灵志.聚碳酸亚丙酯的研究进展[J].化学工程与装备,2017(07):219-221.

[2]程梦平,李昭,刘保华,宋丽娜.聚碳酸亚丙酯降解与稳定性的研究进展[J].合成树脂及塑料,2019,36(01):80-85.

[3]化工平头哥

转载于 | 生物降解材料研究院

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