聚丁二酸丁二醇酯PBS的产业现状及核心技术进展.docx

1、PBS构造、性能与应用PBS全称为聚丁二酸丁二醇酯，是一种脂肪族聚酯，其构造单元为丁二酸与丁二醇形成酯，其分子式：HO-［CO-(CH2)2-CO-O-(CH2)4-O］n-H，PBS分子链较柔软，且熔点较低。PBS于20世纪90年代进入材料研究领域，并迅速成为广泛推广应用通用型生物降解塑料研究热点材料之一。其优秀性能重要体当前如下几种方面：(1)加工性能。PBS加工性能非常好，可在通用加工设备上进行注塑、挤出和吹塑等各类成型加工，同步也可共混碳酸钙、淀粉等填充物，减少成本。(2)耐热性能。PBS具备出众耐热性能，是完全可生物降解聚酯中耐热性能最佳品种，热变形温度接近100℃，改性后可超过100℃，满足日惯用品耐热需求，可用于制备冷热饮包装和餐盒。(3)力学性能。与其她生物降解塑料相比，PBS力学性能十分优秀，具备与许多通用树脂如聚乙烯、聚丙烯相近力学性能。(4)降解性能与化学稳定性。PBS在正常储存和使用过程中性能非常稳定，只在堆肥、土壤、水和活化污泥等环境下会被微生物和动植物体内酶分解为二氧化碳和水。由于PBS有上述良好性能，使它在诸多方面均有着非常重要用途。一方面它可用于包装领域，重要有垃圾袋、食品袋、各种冷热饮瓶子和标签等。由于PBS良好成膜性，另一种重要应用是作为农林业中农用薄膜，以及各种种植用器皿和植被网等。另一方面，在PBS中添加滑石粉、碳酸钙等还能制成各种成型制品，被用于日用杂品。与PET类似，PBS还可作为纺织材料纺丝加工。此外，由于具备生物相容性和可降解性，PBS还可应用于医用制品中各种人造材料如人造软骨、缝合线、支架等。2、PBS工业化生产2.1国外PBS产品早在上世纪30年代，Carothers就已经成功制备出了PBS，但由于受当时工艺条件限制，制得PBS分子量不大于5000，无法用作实际材料。直到上个世纪90年代，随着人们对脂肪族生物降解材料研究逐渐进一步，满足实际应用规定高分子量PBS才被开发成功。日本昭和高分子公司于1993年建立了一套年产3000吨PBS及其共聚物半商业化生产装置，其系列产品以“Bionolle”商品名面世(中文名：碧能)，这是世界上首个商业化PBS树脂。Bionolle是一种结晶型热塑性塑料，分子量从几万到几十万，玻璃化转变温度为-45～-10℃，熔点为90～120℃，耐热温度接近100℃，具备良好力学性能和加工性能，其制品涉及农用薄膜、垃圾袋、发泡材料等。然而Bionolle系列PBS生产过程中需要用到二异氰酸酯作扩链剂来提高分子量，由于二异氰酸酯毒性较大，限制了其产品在医用材料、食品包装、一次性餐具等领域应用，时至今日，Bionolle已经扩大为各种品种和牌号一类产品。从1998年开始，德国巴斯夫就推出了自己完全可降解聚酯商品Ecoflex，重要为脂肪族和芳香族共聚酯，还可以与淀粉进行共混，提高降解性。美国伊士曼(Eastman)公司以商标EastarBio生产了一系列共聚酯产品。杜邦公司也拥有商标为Biomax降解聚酯塑料产品。此外尚有日本三菱化学Mitsubishi、韩国SKChemical和IreChemical等均可生产PBS，商品名分别为GSpla，Skygreen和EnPol，其中三菱化学宣称开发是基于生物技术PBS生产技术，因其原料丁二酸从植物淀粉中提取。2.2国内产业化历程国内PBS研究和产业化起步较晚，但发展速度较快。在这方面，中科院理化研究所工程塑料国家工程研究中心和清华大学走在了前列。年，安徽安庆和兴化工公司依托清华大学技术建成年产3000吨挤出、注塑级PBS生产线，年万吨级挤出、注塑级生产线也已顺利投产；年终中科院理化所和浙江杭州鑫富药业股份有限公司达到合伙合同，授权鑫富药业生产0吨/年PBS，于年完毕了一期生产设施建设，并试车成功，顺利生产出注塑级、挤出级和吹膜级PBS，一期年产量为3000吨，二期达到0吨。这条生产线是世界上第一条一步法PBS生产装置。同年中科院理化所又与江苏邗江佳美高分子材料厂订立了PBS项目合伙合同，产量为13000～0吨/年，并于年试车成功。山东汇盈新材料科技有限公司也采用了中科院技术建设了一套0吨/年PBS装置，并于年投产，再加上其年建成500吨/年装置，总产能达到25000吨，号称是全球最大PBS生产基地。年，中科院理化所技术又落户山西金晖兆隆高新科技有限公司，产能为0吨/年。年，金发科技启动了位于珠海PBSA项目，年5月建成试产，年投产。首期产能为30000吨/年，二级为90000吨/年。其PBSA产品重要用于出口。年，蓝山屯河年产10000吨PBS装置试车成功，标志着弥补国内西北五省空白PBS降解塑料在新疆诞生，同步也成为国内五家PBS降解塑料生产公司之一。表1列举了国内外生产PBS及其共聚物重要公司。表1PBS