可降解塑料的研究前景和现状论文

TbCl3-CdCl2-HCl-H2O(298.15K)的相平衡 学 生： 指导老师： 年级： 专业： 班级：摘 要 测定了四元体系TbCl3-CdCl2-HCl-H2O（298.15K）的相平衡溶度数据，绘制了相应的溶度图。该四元体系是复杂体系且有1个新物相化合物4CdCl2· TbCl3·14H2O生成。关键词 四元体系,相平衡,TbCl3 ,CdCl2 一 前 言稀土卤化物与稀碱卤化物所形成的化合物具有特殊的光学性质。文献[1-3]研究了稀土卤化物与稀碱金属卤化物在盐酸介质中的相平衡关系，且发现新化合物CsEuCl8·14H2O、Cs2EuCl5·4H2O、3CsCl·CeCl3·3H2O、CsCl·CeCl3·4H2O具有上转换发光性能。文献[4-6]分别研究了DyCl3-CdCl2- H2O和DyCl3-CdCl2-HCl-H2O（298.15K）的相平衡，YCl3-CdCl2-H2O和YCl3-CdCl2 -HCl-H2O(298.15K)的相平衡，在298.15K时CeCl3-CdCl2-H2O和CeCl3- CdCl2-HCl-H2O的相平衡，均发现了新的化合物，并且也具有上转换发光性能和较强的荧光性能。为比较过渡元素/稀土氯化物与稀碱金属/稀土氯化物盐水体系中相关系间的差异，丰富盐水相化学，和为合成新的化合物寻找可能的途径，本文在前述研究的基础上研究了在298.15K时四元体系TbCl3-CdCl2-HCl-H2O的相平衡关系，发现了1个未见文献报道新物相化合物。 二 实验部分1、试剂及仪器配制TbCl3·6H2O试剂：（1）称取适量Tb2O3固体，放在小烧杯中，加少量水。（2）量取适量浓度为35%的盐酸溶液，缓慢加入到盛有Tb2O3试剂的小烧杯中，搅拌。（3）加热至溶解成无色透明的液体，将其自然冷却。（4）过滤。将滤液加热至产生结晶膜后，自然冷却。（5）抽滤，晶体放入干燥器中自然干燥[1]。化学反应方程式： Tb2O3+6HCl＝2TbCl3+3H2O。CdCl2、EDTA、AgNO3、六次甲基四胺、甲基红、二氯荧光黄、二甲酚橙、邻二氮菲均为分析纯试剂。使用蒸馏水。使用仪器：恒温搅拌装置（自制）。2、实验及分析方法设定一系列递变点，按四元体系斜截面布点配样，密封于塑料管中，在298.15K的恒温条件下进行搅拌。五天后调整试样的酸度，调节酸度，使各试样酸度一致。将调节过酸度的各试样封闭，继续恒温搅拌。待平衡后，取样，分析液体与湿渣组成。分析方法如下：以甲基红为指示剂，用标准氢氧化钠溶液滴定试样中盐酸的含量；用邻二氮菲掩蔽Cd2+后,以二甲酚橙为指示剂，六次甲基四胺为缓冲溶液，用标准EDTA溶液滴定试样中的三氯化铽的含量；以二氯荧光黄为指示剂，加稍过量碳酸钙固体中和盐酸，加糊精，用标准硝酸银溶液滴定氯离子；用差减法可求得试样中二氯化镉的含量。 三 结果与讨论1、四元体系TbCl3-CdCl2-HCl-H2O的溶度图表1为四元体系TbCl3-CdCl2-HCl-H2O在298.15K时的溶度数据及其在底面三角形TbCl3-CdCl2-H2O上的投影数据。图1为相应的溶度图。 由图一知，该体系的溶度曲线由三段构成，分别对应化合物CdCl2·H2O、4CdCl2·TbCl3·14H2O（4:1型）和TbCl3·6H2O。其中4:1 型化合物是固液同成分溶解的化合物，可从体系中直接得到，是未见文献报道表1 四元体系TbCl3-CdCl2-HCl-H2O在298.15K时的溶度数据及其在底面三角形TbCl3-CdCl2-H2O上的投影数据液相（%） 湿固相（%）四面体 三角形 四面体 三角形序号 HCl CdCl2 TbCl3 CdCl2 TbCl3 HCl CdCl2 TbCl3 CdCl2 TbCl3 平衡固相平均酸度 = 7.95%1 8.71 47.62 0 52.16 0 --- --- --- --- --- A 2 8.08 46.94 2.26 51.07 2.46 4.10 69.02 1.13 71.97 1.18 A 3 7.67 46.81 4.48 50.70 4.85 3.89 69.42 2.15 72.23 2.23 A 4 7.82 47.35 5.37 51.37 5.82 6.37 57.29 4.48 61.18 4.78 A+B 5 8.09 45.96 5.97 50.00 6.49 3.95 52.61 13.53 54.77 14.08 B 6 8.14 44.59 6.90 48.54 7.51 3.29 52.77 15.31 54.56 15.82 B 7 8.12 42.33 8.72 46.07 9.49 3.19 51.64 16.17 53.34 16.67 B 8 8.26 39.73 11.02 43.31 12.01 2.82 51.51 17.63 53.00 18.14 B 9 8.23 37.58 13.75 40.95 14.98 2.83 50.79 18.63 52.27 19.17 B 10 7.75 36.39 16.95 39.45 18.37 2.63 50.51 19.73 51.87 20.26 B 11 7.32 35.76 18.49 38.58 19.95 3.23 46.70 19.97 48.26 20.64 B 12 7.08 33.77 21.67 36.34 23.32 4.99 33.38 28.41 35.13 29.90 B+C 13 7.06 33.31 21.83 35.84 23.49 3.71 25.96 38.93 26.96 40.43 B+C 14 7.19 33.49 21.67 36.08 23.35 2.59 17.37 49.19 17.83 50.50 B+C 15 7.61 33.57 20.91 36.33 22.63 2.12 10.57 56.18 10.80 57.40 C 16 8.03 29.34 21.71 31.90 23.60 1.98 7.26 58.71 7.41 59.89 C 17 8.18 23.31 24.45 25.39 26.63 1.44 4.28 62.54 4.34 63.45 C 18 8.25 14.64 27.60 15.96 30.08 1.43 2.68 63.14 2.72 64.05 C 19 8.33 7.95 30.34 8.67 33.10 1.37 1.07 64.26 1.08 65.15 C 20 9.13 0 32.61 0 35.89 --- --- --- --- --- C 双饱点组成（平均值）：E1: CdCl251.37%, TbCl35.82%; E2: CdCl236.08%, TbCl323.39%A:CdCl2·H2O ; B: 4CdCl2·TbCl3·14H2O; C:TbCl3·6H2O图1 四元体系TbCl3-CdCl2-HCl-H2O在三角底面TbCl3-CdCl2-H2O的溶度图的新物相化合物。2、四元体系RECl3-CdCl2-HCl-H2O（RE=La、Ce、Nd、Dy、Tb）间的比较轻稀土元素之间或重稀土元素之间，其相化学行为具有相似性及相异性。如轻稀土元素均有4:1型化合物和9:1型化合物。而重稀土元素有9:2型化合物。本文研究的铽属中稀土元素，其新化合物的类型却为4:1型，说明中稀土元素与轻稀土相比，具有相似性也具有相异性，而与重稀土元素具有相异性。这充分说明稀土元素具有“分组效应”。 四 结论研究了氯化铽与氯化镉在盐酸介质中相关系，绘制了相应的溶度图，在体系中发现和得到了新化合物4CdCl2·TbCl3·14H2O。本文的研究结果为合成新化合物提供了相关系依据。参考文献[1]Wang Hui,DUAN Jin-Xia,TAN Xin-Quan,Study on phase diagram of (cesium chloride+europium trichloride+hydrogen chloride+ water)quaternary system at T=298.15K and the fluorescence spectra of its compounds. J. Chem.Thermodynamics, 2002,34,1495～1506[2]Wang Hui,DUAN Jin-Xia,TAN Xin-Quan,Study on phase diagram of (CsCl-CeCl3-HCl-H2O system and the propertier of the compounds.Chinese Journal of Chemistry,2002，20（9）：904-908[3]Wang Hui,DUAN Jin-Xia,TAN Xin-Quan,Phase equilibrium system of CsCl-YCl3-HCl-H2O at T=298.15K and its compounds.Chinese Journal of chemistry,2004，22（10）：1128-1132[4]乔占平,卓立宏，王惠.三元体系YCl3-CdCl2-H2O和四元体系YCl3-CdCl2-HCl-H2O(298.15K)的相平衡及其固相新化合物的研究[J].无机化学学报，2004，20（8）：929-932[5] 乔占平，卓立宏，王惠.四元体系LaCl3-ZnCl2-HCl(7%)-H2O(298.15K)和三元体系ZnCl2-HCl-H2O(298.15K)相平衡的研究[J].无机化学学报，2003，19（3）：303-306[6] 卓立宏，乔占平，郭应臣，王惠. CeCl3-CdCl2-H2O和CeCl3-CdCl2-HCl-H2O的相平衡.物理化学学报,2005,21(2):128-131Phase Equilibrium of the System TbCl3-CdCl2-HCl-H2O at 298.15KAbstract: The equilibrium solubilities of the quaternary system TbCl3-CdCl2-HCl-H2O was determined at 298.15K and the corresponding equilibrium diagram was constructed.The systems is complicated with one new compounds 4CdCl2· TbCl3·14H2O. Keywords: quanternary system, phase equilibrium, cadmium chloride, terbium chloride

塑料因其质量轻、强度高、化学性能稳定及廉价等优点而在许多领域广泛发展。塑料工业发展很快，而用过的塑料尚没有妥善的处理方法，塑料就垃圾就对自然环境带来严重的污染。非降解塑料大多是由低密度聚乙烯（LDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）其次是高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）研制生成的。而这些塑料一般都最终作为固体废料处理掉，致使在空气中形成酸雨等污染物，对我们的生活造成危害。从而研究可降解塑料势在必然！塑料等固体垃圾的丢弃会污染环境，深埋会侵占土地，烧毁则会污染空气，这些都不解决问题的根本方法。解决问题的根本方法就是研制可降解塑料，以此来代替非降解塑料。 可降解塑料是光降解塑料和生物降解塑料的统称。发达国家在70年代开始就进行光降解塑料的研究，其理念比较成熟。而生物可降解始于80年代中期，发展很快，且已经有其工业产品。我国从80年代开始了光降解塑料的研究，近几年才开始生物降解型塑料的研究，我国从事该项目的单位已有几十家，但是应用不大，推广应是刚刚起步。我国可降解塑料主要集中在淀粉填充型其产品已达到国外产品的同类水平，但离工业化生产还有一段距离。 可降解塑料的研究恰到好处的适应了我国的可持续发展战略，能够适应社会的发展，利用高分子材料进行化学、生物的方法合成出光/生物可降解塑料是我们的研究开发的主要方向。我们能够利用这些高分子合成方法合成出我们所需要的材料——可降解塑料。

限塑政策加速推进

近年来，欧、美、日等发达国家和地区相继制订和出台了有关法规，通过局部禁用、限用、强制收集以及收取污染税等措施限制不可降解塑料的使用，大力发展全生物降解新材料，以保护环境、保护土壤。2019年至2020年，亚洲地区多个国家发布了限塑政策，包括中国、巴基斯坦、印度、菲律宾、泰国、阿尔及利亚等国家，未来一段时期，亚洲地区生物降解塑料需求量将快速增长，有望取代欧洲成为生物降解塑料最大消费市场。

产能增速迅猛 聚乳酸替代空间大

根据欧洲生物塑料协会2019年9月发布的最新数据显示，截至2019年9月，全球生物塑料年产能为211.4万吨，其中生物降解塑料(包括PBAT、PBS、PLA、PHA、淀粉基降解塑料和其他生物降解塑料)占比为55.5%，为117.4万吨。根据欧洲生物塑料协会预测数据，到2024年，全球生物降解塑料年产能将达到133.4万吨，年复合增长率为2.7%。

考虑到2019年下半年至2020年初，全球新增多个国家颁布了限塑政策，其中包括了中国，中国塑料产量约占全球的20%，消费量约占全球的15%，体量庞大，其生物降解塑料需求市场将会带动全球市场加速增长。预测未来五年，全球生物降解塑料投产产能将超乎欧洲生物塑料协会当前预测值。

近两年生物降解塑料市场产能增长较快的种类分别为PBAT、PLA和淀粉基塑料。其中PLA是一种应用广泛的材料，具有优异的阻隔性能，高性能的PLA是PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)的绝佳替代品，未来需求量将快速增长。

根据欧洲生物塑料协会2020年9月公布的数据显示，截至2019年9月，全球生物塑料产能为117.4万吨，各类型生物降解塑料产能分布情况如下：

需求旺盛 以日常食品包装类为主

根据IHS Markit于2018年发布的研报数据，2012年全球生物降解塑料需求规模为26.9万吨，2018年全球生物降解塑料需求量为36万吨，对应市场规模为11亿美元，年复合增长率为5%。2023年，全球生物降解塑料需求量将增长至55万吨，对应市场规模为17亿美元，2018-2023年，生物降解塑料需求年复合增长率为9%。

根据2019年，全球主要生产企业生物降解产能扩建情况及主要国家限塑政策出台情况来看，2019年，全球生物降解塑料需求增长已经超过了IHS预测。

据联合国环境规划署(UNEP)调查显示，全球至少已有67个国家和地区对一次性塑料制品采取限制措施。2019年全球新开展限塑令国家就超过了15个。2019年全球生物生物降解塑料需求量增速保守估算在28%左右，需求量为46.1万吨。

食品包装、餐具和袋子市场是可降解塑料的主要增长动力，受益于当地对塑料购物和生产手袋的限制，预计未来几年该市场将实现两位数的增长。堆肥袋是可降解聚合物的第二大终 端应用，随着堆肥系统的逐步扩展，该细分市场将继续保持强劲增长。泡沫包装市场在西欧和北美的生物可降解聚合物市场中占有很大份额，但是在其他地区占比较小。可生物降解聚合物还被用于农业和园艺(覆盖膜)、纸类涂 层、纺织品、非织造布、可吸收医疗设备(植入物，缝合线)、用于油气田作业的井下工具、以及3D打印长丝等。

——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国生物降解塑料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。