資料：全球可降（jiàng）解塑料技術進展
作者：admin 閱讀量：次 發表時間（jiān）：2024-01-04 16:31
我國可降解（jiě）塑料處於產業化的（de）初期，相較於傳統石油化工塑料領域有較高的技術門檻，產業相關成套生產、裝備、設計和開發都有較大難度，產品相關改（gǎi）性技術（shù）亟待開發，各（gè）類（lèi）可降解塑料產品生產工藝（yì）技術之間的成熟度也（yě）有所（suǒ）差異。
PLA的主要合（hé）成（chéng）技術有直接縮聚法（一步法）和開環聚合法（fǎ）(兩步法）兩種。該技術成熟度（dù）低於PBAT。其中（zhōng），直接縮聚法（一（yī）步法）是在脫水劑存在的環境下（xià），利用乳酸的（de）活（huó）性，脫去羧基和羥基，使乳酸分子之間縮聚形（xíng）成低分子聚合物，然後（hòu）分子間利用高溫脫水直接縮合而成PLA。其次，開環聚合法（兩（liǎng）步法）是先將乳酸（suān）單（dān）體經脫（tuō）水（shuǐ）環（huán）化合成（chéng）乙交酯，之後將重結晶的乙交酯聚合反應得（dé）到PLA，該法可以得到分子量高的PLA。目前，實現工業化生產的（de）項目以兩步法技術居多，技術更成熟，總體產品（pǐn）分子量更高，PLA產量可達20萬t以上，性能更優。從市場產能來看，PLA技（jì）術（shù）流（liú）程也初步打通，已經開發出較成熟的成套工藝生產（chǎn）設備。產（chǎn）業發展的（de）主要難點如（rú）下：一是原料問題（tí）。在於采用（yòng）間接法生產工藝所需的高純度、高質量丙交（jiāo）酯中間（jiān）原料提純難度大。目前，丙交酯進口比例較大，受製於人。同（tóng）時，采用玉（yù）米為原料經發酵生（shēng）成乳酸的原料（liào）價格相對較高，並且總體產能有限（xiàn）。二是（shì）技術。乳（rǔ）酸一步法合（hé）成（chéng）的PLA的分子量（liàng）等方（fāng）麵還有待提高，高效低成本（běn）的乳（rǔ）酸（suān）原料有待開發。PLA的生產技（jì）術及產能明顯滯後，尤其是以丙交酯為原（yuán）料的生產（chǎn）工藝。PBAT和PBS的產（chǎn）業化技術流（liú）程（chéng）已（yǐ）經打通，有成（chéng）熟成套的技術裝備工業（yè）化項目，技術成熟度相對較（jiào）高（gāo）。國外PBAT工藝發展較早，BASF公司於1998年（nián）推出可降解塑料PBAT（Ecoflex），並得（dé）到迅速推廣，目前產能為7.4萬t/a。近期，BASF（廣東）一體化項目一期將新建6條PBAT生產線，合計產能為16萬t/a（該消息被證偽）。意大利Novamont公（gōng）司是世界上最早進行生物降解塑料產業化的企業，2004年，Novamont公司收購了美國伊士曼（màn）公（gōng）司的Eastar-Bio共聚酯係生物降解塑料業務，生產的PBAT商品名是Origo-Bi，產能達到10萬t/a。我國（guó）PBAT生產技術起步較晚，但水平並不落（luò）後，應用較為廣泛的技術主要來自中國科學院理化技術研究所、清華大學、聚友化工以及儀征化（huà）纖等研究院校或企業。其中（zhōng），聚友化工於2012年建成投產國內第一條萬噸級PBAT生產線，國內PBA裝置的市場占有率超過90%，其主要工藝流程為：將原料連續加入第一酯化釜進行（háng）酯化反應，得到共聚酯低（dī）聚物後進入第二酯化釜（fǔ）進一（yī）步進行酯化反應，所得酯化物先（xiān）後連續進入第一、第二縮聚（jù）釜進行縮聚反（fǎn）應後，通過加入（rù）添加劑，最終得到分子量（liàng）高、熔融指數小於5的PBAT產品。針對生產過程中會產（chǎn）生副產物四氫呋喃（THF），采用3座填料塔進（jìn）行分離和提（tí）純，所得THF純度高，可進一步回（huí）收利用。由於PBS、PBT、PBAT、PBSA以及PBST屬（shǔ）於同類（lèi）聚酯，國內有（yǒu）多家可降解塑料生產企業采用（或擬采用）中科院理化所（suǒ）開發的PBS生產工藝切換生產PBS/PBAT。其PBS/PBAT合成主要流程與（yǔ）聚友（yǒu）化工工藝（yì）流（liú）程類（lèi）似，不同的是（shì）通過開發並使用新型Ti-Si納米複合高效聚酯合成催化體係，取消了在生產線中加入擴鏈添加劑的步驟，可生產分子量超過20萬t的PBS/PBAT產品。通過引入深冷裝（zhuāng）置和低溫深冷技術，對反應副產物四（sì）氫呋喃（THF）進行回（huí）收利用（yòng），減少對設備的腐（fǔ）蝕,實現了整（zhěng）套裝置的THF零排放，形（xíng）成了具有（yǒu）自主知識產權的PBS/PBAT生產工藝包及成套生產及應用專利技（jì）術。在針對現有裝（zhuāng）置改造方（fāng）麵，1997年儀（yí）征化纖通（tōng）過技術引進（jìn）建（jiàn）成（chéng）了（le）世界上第一條PTA（對苯二甲酸（suān））連續酯化法生產PBT的生產線。主要（yào）流程包含原料（liào）酯化單元、縮聚單元和添加劑加入單元。通過（guò）對現有15萬t/aPBT生產裝（zhuāng）置進行改造，可根據市場（chǎng）需求靈活切換生產PBAT、PBST和PBSA，於2019年5月成功實現PBST和PBAT兩種可（kě）降解塑料工業化生產，2020年10月推出了第3種可降解塑料PBSA。截至目前，實現PBAT萬噸（dūn）級規模化生產（chǎn）的國內外主要（yào）企業及其（qí）生產技術：BASF的7.1萬t/aPBAT裝置采用自主研發的技術；Novamont的10萬t/aPBAT裝置采用的是已（yǐ）收購的美國（guó）伊斯曼公司的技術；金發科技6萬t/aPBSA/PBAT裝置采（cǎi）用自主（zhǔ）研發（fā）的技術；金暉兆隆2萬（wàn）t/aPBAT裝置采用中科院理化所的技術；杭州鑫富1.3萬t/aPBS/PBAT裝置采用中科（kē）院理化所的技術；中石化儀征采用自主研發的技術對現有PBT裝置進行改造後為3萬t/aPBAT/PBST裝置。通過對比分析，可以看出國內PBAT生產技術成熟，以聚友化工為代表的PBAT生（shēng）產技術（shù）具（jù）有（yǒu）工藝流程（chéng）連續、副產物處理高效、產品質量好等優點，並已廣泛推廣應用。中科院理化所開發的一步法生產PBS/PBAT技術具有可減少設備投資和材（cái）料損耗的優點。柔性裝（zhuāng）備（bèi）的成功（gōng）開發，避免了其他生產線隻能生產專一產品的局限性，可適應市場對不同產品的需求，也為企業靈活應對（duì）市（shì）場變化，實現效益最（zuì）大化（huà）奠定了基礎。PBAT/其他可降解材料複合改性技（jì）術簡述如下：聚乳酸（PLA）具（jù）有（yǒu）優異的力（lì）學性能和（hé）良好的（de）可降解性能，針對PBAT材料（liào）力學性能差的缺點，將PLA與PBAT進行共混（hún）改性，可提高強度和彈性模量，同時PBAT/PLA複合材料保持良好的可降解性能。通過熔融共（gòng）混法，製備了PBAT和立體複合（hé）聚乳酸（sc-PLA）的可降解複合材料（liào）。PBAT與sc-PLA共混後，共混物中形成了球形填（tián）料的滲透網絡結構，表現出更（gèng）高的屈服應力和模量。為更大程度地提高（gāo）PBAT/PLA複合材料（liào）的力學性能,需（xū）要改善PBAT與（yǔ）PLA的相容性。使用PLA+PBAT製成生物降解包裝袋，在（zài）特定的環境下可以（yǐ）分解成水和二氧化碳，對（duì）環境無汙染。
