米乐m6官方网站 适用于聚砜树脂的原料技术开发

米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）催化化学跨学科研究中心硅化学团队首席研究员南靖典难回收超级工程塑料（以下简称“超级工程塑料”）为原料。它是这里生产的原材料之一双酚S是构成超级工程塑料的通用原料，可重复用于合成。

超级工程塑料广泛应用于需要高耐热性和机械强度的产品中。另一方面，由于构成树脂的化学键很强，单体并不容易，回收技术尚未建立。通过使用新开发的技术，超级工程塑料可以在150℃的温和温度条件下分解，该温度远低于气化（600℃以上）或使用亚临界水分解（约250℃，约10至20MPa）所需的温度。该分解技术有望为建立稳定树脂材料的回收技术铺平道路，并为实现可持续发展社会做出贡献。该技术的详细内容将于2023年8月17日（日本时间）发表在美国学术期刊《JACS 金发布

高性能热塑性树脂，即所谓的超级工程塑料，具有高耐热性，在耐化学性和机械强度方面具有优异的性能。在这些超级工程塑料中，聚砜 (PSU)、聚醚砜(PESU)、聚苯砜 (PPSU)利用其耐化学性的医疗用品、利用其电特性和耐热性的电子设备部件、利用其耐水解性的食品加工领域等，广泛应用于需要材料安全的产品，作为功能部件的发展前景广阔。另一方面，塑料对环境造成的巨大负担受到密切关注，聚砜树脂等超级工程塑料需要环境负担较小的回收技术。然而，由于超级工程塑料具有较高的化学稳定性，因此很难将其分解并再生原料。

这个研究团队正在研究超级工程塑料化学品回收考虑到，我们正在促进利用化学反应进行分解反应的研究。到目前为止，不溶于溶剂聚醚醚酮(PEEK)和聚苯硫醚（PPS）小分子解聚反应

在这项研究中，我们关注的是聚砜树脂具有双酚结构，特别是双酚S型骨架。双酚S是一种分子，不仅可以用作PESU的原料，还可以通过羟基转化而用作各种聚砜树脂的原料。我们认为，如果能够通过分解聚砜树脂有效地获得双酚，则可以应用于聚砜树脂的化学回收。因此，为了有效地从聚砜树脂中生成双酚，我们开发了一种新的解聚反应，可以选择性地裂解PSU、PESU和PPSU中的碳-氧键。

此项研究和开发得到了日本科学技术振兴机构 (JST) ERATO“野崎树脂分解催化剂项目 (JPMJER2103)”和池屋科学技术基金会的支持。

进行解聚反应时给出高碱性的羟基亲核试剂的碱金属氢氧化物如果PSU可以用碱金属氢氧化物解聚，双酚A可以得到双酚S。另一方面，预计使用碱金属氢氧化物的解聚反应会产生水，这会降低反应效率，因此有必要找到合适的反应条件。基于这一理念，我们通过将亲核试剂氢氧化铯和脱水剂氢化钙以适当的比例混合在稳定的高沸点溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮（DMI）中并在150℃下搅拌，成功地选择性地进行了颗粒状PSU（尺寸约2mm）的解聚反应。这远低于普通塑料超过600℃的气化温度、400至500℃的热分解温度以及使用亚临界水的分解温度（约250℃）。 PSU（图1左）反应19小时，然后进行萃取操作，常被用作PSU、聚碳酸酯等各种塑料的原料。双酚分子：双酚A和双酚S可以分离回收（图1中心）。此外，通过转化双酚S的羟基，可以合成双酚分子：双(4-氟苯基)砜，这是PSU原料的另一种单体（图1，右）。该单体不仅可用作PSU的原料，还可用作PESU和PPSU以及各种有机产品的原料。这种方法不仅限于双酚的合成，还可以用于转化为可用作各种塑料原料的单体。升级改造方法

此外，通过研究该结果的解聚条件，我们发现，即使在不需要氢化钙作为脱水剂的反应条件下，或在使用其他便宜的碱金属氢氧化物如氢氧化钾代替昂贵的氢氧化铯的条件下，解聚反应也会进行，尽管反应效率降低。

这次发现的解聚反应不限于PSU，还可以是其他聚砜树脂，例如PESU和PPSU，或者聚醚醚砜 (PEES)，也适用于 PEEK。例如，当PESU与适量的氢氧化铯和DMI在150℃下反应4小时时，可以获得双酚S，收率超过90%（图2，上）。我们还证明，通过将市售的 PPSU 婴儿奶瓶切成小块，并使用适量的氢氧化铯、氢化钙和 DMI 将其解聚，可以获得含有双酚 S 和 4,4'-二羟基联苯的解聚混合物（图 2，底部）。

本研究发现了PSU、PESU、PPSU等各种超级工程塑料的解聚反应，并明确了它们的单体双酚是可以回收的。基于本研究成果，我们的目标是改善解聚反应，开发适合解聚反应的催化剂，开发超级工程塑料以外的难分解塑料的解聚反应，以实现塑料循环利用的社会，并在社会中实施。

已出版的杂志：JACS 金
论文标题：氧化亚苯基超级工程塑料的羟基化-解聚再生芳醇
作者：Yasunori Minami、* Yuuki Inagaki、Tomoo Tsuyuki、Kazuhiko Sato 和 Yumiko Nakajima
DOI：101021/jacsau3c00357

超级工程塑料

一种高性能树脂，具有极高的耐热性和机械强度。即使在150℃以上的高温环境下也能长时间使用。由于它重量轻但机械强度高，因此也被用作金属的替代材料。[返回来源]

双酚S

化学式SO₂(C₆H₄哦)₂表示的有机化合物它的用途广泛，包括作为聚碳酸酯树脂和环氧树脂的原料化合物，以及作为热敏纸的原料。[返回来源]

单体

构成聚合物（塑料）的最小单元。[返回参考源]

聚砜 (PSU)

超级工程塑料之一。琥珀色透明无定形树脂。[返回来源]

聚醚砜 (PESU)

由双酚S重复结构组成的超级工程塑料。[返回来源]

聚苯砜 (PPSU)

由双酚S和4,4'-二羟基联苯重复结构组成的超级工程塑料。[返回来源]

化学品回收

一种回收方法，通过化学反应将废物转化为其他物质，并使用这些物质作为原材料来制造新产品。就塑料而言，有通过热分解将其转化为合成气、裂化油等化学原料、通过化学分解转化为单体等化学物质等进行再利用的方法。[返回来源]

聚醚醚酮 (PEEK)

一种树脂，其正式名称为“聚醚醚酮”。一种具有高功能性的热塑性树脂，是具有代表性的超级工程塑料。另一方面，它也被认为是一种昂贵的材料。[返回来源]

聚苯硫醚 (PPS)

由苯和硫的重复结构组成的结晶耐热聚合物。它具有约280°C的高熔点，具有优异的耐化学性和自熄性。[返回来源]

解聚反应

通常将聚合物转化为单体或单体混合物的过程。它还包括再生原始聚合物和具有相似结构的聚合物的能力。[返回来源]

亲核试剂

一种化学物质，通过与低电子密度的原子反应并提供电子对来创建新的化学键。氢氧化铯就是其中之一，它新键合羟基。[返回来源]

双酚A

化学式（CH₃)₂C(C₆H₄哦)₂表示的有机化合物用作塑料容器中使用的聚碳酸酯树脂和环氧树脂的原料。[返回来源]

双酚分子

羟基苯基分子骨架(C₆H₄OH)的分子的总称。上述双酚S和双酚A就属于这一类。[返回来源]

升级改造方法

一种为副产品和废物等不必要的材料赋予新价值并将其转化为新材料或产品的方法。这里，它是指将聚合物解聚以产生另一种新材料或聚合物。[返回来源]

聚醚醚砜 (PEES)

由双酚S和对苯二酚重复结构组成的超级工程塑料。[返回来源]