31木火通明 / 待分类 / ​PBAT​的发展现状和应用前景

分享

   

​PBAT​的发展现状和应用前景

2020-09-21  31木火通明

PBAT是一种完全可生物降解的塑料。本文主要介绍其制备方法和两种生产工艺。目前,PBAT用于超市购物袋,外卖餐盒,农用覆盖物等领域。随着塑料限价单的推出和绿色消费市场的扩大,PBAT作为一种环保材料具有良好的发展前景。

01 认识 PBAT

PBAT全名为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯,即英文Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)的简写,即其化学结构式为:

从化学结构来看,PBAT是己二酸丁二酯(BT)和对苯二甲酸丁二酯(BT)的共聚物。它具有PBA(聚己二酸丁二酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)的特征。它既具有良好的机械性能,又具有高延展性和断裂伸长率。它还具有出色的生物降解性,是一种完全可生物降解的塑料。

02 认识生物降解塑料

生物可降解塑料是在自然条件下(例如土壤和沙子)以及微生物(例如细菌/霉菌/藻类等)降解为小分子或低分子化合物(例如二氧化碳和水)的塑料。可降解塑料主要分为光降解塑料,生物降解塑料和光生物降解塑料。光降解塑料需要足够的光才能降解,这给生产带来了极大的限制,因此光降解塑料的推广效果不佳。

可生物降解的塑料有数十种,可以大量生产和工业化的品种有:通过微生物发酵合成的多羟基脂肪酸酯,化学合成的聚乳酸(PLA),聚己内酯,二醇二羧酸酯,脂族聚酯(PBS), 脂族/芳族共聚酯,CO2 /环氧化合物共聚物(APC),聚乙烯醇(PVA)等,天然聚合物淀粉基塑料及其可生物降解的塑料混合物材料,塑料合金等

03 PBAT 的制备方法

以己二酸(AA)、对苯二甲酸(PTA)、丁二醇(BDO)为单体,按照一定比例合成聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯,工艺过程中重点在于严格控制反应的酯化方式、酯化时间、缩聚温度、稳定剂等。

这些关键因素能够直接影响合成过程,最终影响产品的性能。为确保制备出良好的PBAT树脂,所需的最佳工艺条件为:共酯化反应方式,酯化时间为185 min,缩聚温度248~250 ℃,稳定剂添加量70 μg/g

04 PBAT 的制备工艺

PBAT的制备有三种酯化方式:共酯化、分酯化和串联酯化。制备流程图及主要工艺参数如下图1、图2、图3所示。

05 PBAT 的生产工艺

第一种工艺

扬州普立特科技发展有限公司最新成功开发出一种全连续PBAT的生产工艺,其流程图如下图所示。

第二种工艺

惠通公司与国内知名科研机构共同开发,结合PBAT的特点,成功开发出直接连续酯化法生产工艺,流程简图如下:

操作特点:

(1)为了减少BDO副反应的发生,减少THF的产生并减少原料的消耗,整个酯化反应均在真空条件下进行,这降低了酯化反应的温度并降低了能量 消费。

  (2)由于原料活性低,使用了高性能的催化剂;由于催化剂易于水解和失活,将传统的在催化剂液面上方添加的方法改为在液面下方添加的方法,解决了上述问题。

  (3)在缩聚过程中,生成的低聚物很容易与真空气相管线一起带入喷雾系统,从而导致系统堵塞。为此,在气相管线上安装了旋风分离收集系统,生成的低聚物由旋风分离器收集和捕获,尾气进入BDO喷雾循环系统。

  (4)尽管可以在酯化反应期间降低副反应的程度,但是在酯化反应中不可避免地需要THF和水。由于四氢呋喃的毒性低,但其高浓度可能对人体造成极大伤害。如果将其直接排放到污水处理系统中,将会对污水处理系统中的细菌造成伤害。

  为了解决该问题,安装了THF回收装置。分离THF和水并进行处理。处理回收装置后,THF的质量分数可达到99.95%以上,可用于直接销售。废水中THF的质量分数控制在0.05%左右,废水送至汽提塔进行汽提,从废水中提取THF等有机物,送至燃气锅炉燃烧。通过管道。

  (5)由于PBAT的玻璃化转变温度低,如果使用传统的吸水线进行造粒,则容易引起粘结,缠结和不稳定的生产。因此,采用水下模头造粒的方法,通过水下输送管道的长度和造粒水的温度来控制造粒的成型和结晶度。同时,由于PBAT的易降解特性,所产生的颗粒被输送到干燥塔中进行干燥,然后用氮气冲洗以进行保护和包装。

  (6)鉴于PBAT的特性,分子链增长困难,粘度高,流动性差等特点,汇通采用汇通独有的立式液相增稠釜专利技术,可以使物料动态粘度从目前 350 Pa·当S增加到1000 Pa·S以上时,分子链相应地增长。同时,由于粘度高,因此需要螺杆排出方法以确保生产的稳定性。

  (7)由于在生产PBAT的过程中会产生THF蒸气,因此在缩聚单元的某些区域安装了轴流风扇,以提高设备的通风能力,同时,还提供了可燃有害气体检测和报警设备 已安装。个人防护口罩和呼吸器等安全设备;  THF回收装置采用完全开放的混凝土框架结构,以防止有害气体积聚。

06 PBAT 的发展现状和应用前景

PBAT作为一种性能优良的环保材料,可以减少石油资源消耗,减轻“白色污染”,对我国的可持续发展具有重要意义。

  目前,全球PBAT市场需求强劲。由于PBAT的价格高昂,我国原料生产条件良好。  PBAT产品主要用于出口,行业集中度高,潜在市场大,产业化前景好。

国内对PBAT材料进行研究的有中科院理化技术研究所、中科院化学研究所、蓝山屯河公司、清华大学、江南大学等。

其中金发科技每年产能为6万吨、金晖兆隆每年产能为2.5万吨、亿帆鑫富每年产能为1.2万吨,蓝山屯河每年产能为13万吨。

参考来源 |

1.庞道双,潘小虎,李乃祥,戴钧明.PBAT合成工艺研究[J].合成技术及应用,2019,34(02):35-39.

2.王有超.新型生物降解材料—PBAT的连续生产工艺[J].聚酯工业,2016,29(01):28-29.

编辑整理 | 小将

源:生物降解材料研究院

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。如发现有害或侵权内容,请点击这里 或 拨打24小时举报电话:4000070609 与我们联系。

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多
    喜欢该文的人也喜欢 更多

    ×
    ×

    ¥.00

    微信或支付宝扫码支付:

    开通即同意《个图VIP服务协议》

    全部>>