聚丁二酸丁二酯的研究进展
徐久升
摘要：主要介绍了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的化学合成技术，包括直接酯化法、酯交换法和扩链法等的情况。而且综述PBS在改性技术方面(包括PBS基脂肪族共聚酯和PBS基共混复合物等改性技术)的进展。最后展望了PBS的应用和发展前景。
关键词：聚丁二酸丁二醇酯；合成；改性；应用
ResearchProgressofPoly(butylenesuccinate)
XuJiusheng
Abstract：Thechemicalsynthesistechnologyofpoly(butylenesuccinate)(PBS)，includethedirectesterificationmethod，esterexchangemethodandchainextensionmethodetc.weremainlyintroduced.TheprogressofPBSinmodificationtechnology(includingaliphaticcopolyesterbasedonPBSandPBSmatrixcompositesetcmodifiedtechnology)wasalsoprospected.Finally，thepresentstatusofapplicationandforegroundintheresearchfieldwasoutlined.
Keywords：poly(butylenesuccinate)；synthesis；modification；application
目前，越来越多的高分子材料进入了生产和生活等各个领域，包括包装材料、医用材料、温室建筑、科学研究用特种装置、覆盖薄膜，航天设备和仪器、从工业领域到农业领域等均有应用，已成为现代社会生活中不可缺少的材料。高分子材料由于原料来源丰富，品种繁多，综合性能优异、价格低廉、易成型加工等特性而用途广泛，因此在材料领域中的地位日益突出，增长最快。高分子材料的发展历史虽然不足百年，但是发展却相当迅速，若按体积计，目前，其世界年产量已经超过金属类，成为最重要的材料品种之一。另一方面，随着地球上石油资源的逐渐减少，这也迫使人类不断寻找一种新型且来源丰富的高分子材料来代替现
在使用的由石油资源得到的高分子材料。因此，越来越多新型高分子材料的使用，有效地降低了人类对日益减少的不可再生资源的依赖。另外，这种以石油为基础合成的高分子材料，由于其优良的稳定性，导致了它在自然界中的分解时间过长或有的甚至根本不分解，其中含有的有毒有害物质对环境造成了严重甚至不可逆的污染，如残弃的塑料膜存在于土壤中阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收，使土壤透气性降低导致农作物减产；动物食用残弃的塑料膜后会造成肠梗阻而死亡；流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维渔网和钓线已
对海洋生物造成了相当的危害，这些都已经成为倍受关注的全球性问题，因此迫切需要研制对环境友好的由可再生资源制备的材料。随着人们日益对环保问题的重视，可生物降解且具有良好经济性的聚合物材料引起人们极大的兴趣。据统计，2012年全世界可生物降解塑料的需求量达到28万t，北美、欧洲、亚洲市场对生物降解塑料的需求量将以每年15%的
速度增长，到2017年需求量将达到55万t／a。生物降解聚合物中有一大类是脂肪族聚酯，这类聚酯的主要品种有聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚乳酸(PLA)和聚羟基酪酸(PHB)等。在这些材料中，目前研究较多且已经有一定生产规模的是PLA，如美国卡基尔·道聚合物公司和日本的三菱树脂公司都有了较大规模的PLA生产线。PBS于20世纪90年代进入材料研究领域，并迅速成为可广泛推广应用的通用型完全生物降解塑料研究的热点
材料之一，与PCL，PHB，聚羟基脂肪酸酯(PHA)等降解塑料相比，PBS具有价格低廉、力学性能优异等特点；而与价格接近的PLA相比，PBS又具有加工方便，可适应目前常规
的塑料加工工艺，耐热性能好的特点，其热变形温度可以超过100℃(PLA的耐热变形温度只有60℃左右)。而且PBS联系人：杨金明，硕士，工程师，主要从事高分子材料加工与改性工作。
合成的原料来源既可以是石油资源，又可以通过生物质资源发酵得到，因此引起了科技和产业界的高度关注。在这些可完全降解的脂肪族聚酯中，PBS成为目前最具有产业化前景
的通用型降解塑料之一。
1PBS的合成技术
脂肪族聚酯的合成方法有生物发酵法和化学合成法两种，但由于前者的生产成本较高，所以目前国内外一般采用化学合成法来生产PBS。化学合成法可对产品进行分子设计，合成成本也较低，又包括直接酯化法、酯交换法和扩链法。
2PBS的改性
PBS是非常有前途的可生物降解高分子材料，有着优良的性质，比如生物降解性，熔融可加工性，耐热、耐化学药品性等，因此具有十分重要的理论研究与实际应用价值。然而，在实际应用中由于PBS为脂肪族直链结构聚酯，从而导致熔体强度过低，使得其稳定性及加工性达不到使用要求，不能用流延、吹塑等工艺进行成型加工，这大大阻碍了PBS实际应用。另外，由于PBS的价格较贵，这也在一定程度上限制了它的应用。因此有必要采用各种方法对其进行改性并降低其生产成本，这就成为研究的热点。
3PBS的应用
PBS作为一种生物可降解高分子材料具有无毒、可生物降解及生物相容性较好等优点，具有极为广泛的用途。PBS力学性能十分优异，接近聚丙烯和丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料；耐热性能好，热变形温度接近100℃，改性后使用温度接近100℃，可用于制备冷热饮包装和餐盒，克服了其它生物降解塑料耐热温度低的缺点；加工性能非常好，可在现有塑料加工通用设备上进行各类成型加工，是目前降解塑料加工性能最好的，同时可以共混大量碳酸钙、淀粉等填充物，得到价格低廉的制品；PBS可用于缓释农药和肥料，此外还可以制成渔网、可降解农用地膜，和移植植物用的一次性器皿等。利用其可降解性制成可降解包装材料主要有垃圾袋、食品袋、各种瓶子和标签等。还可以利用PBS的可生物降解性，作为药物的载体植入体内，在药物释放完之后不需要再经手术将其排出，可以减少用药者的痛苦和花费。PBS除了可以用作药物释放载体，还可用于软组织修复和组织工程支架材料等生物医药领域，这类研究还在进行中。
PBS生产可通过对现有通用聚酯生产设备稍作改造即可进行。目前国内聚酯设备产能严重过剩，改造生产PBS为过剩的聚酯设备提供了新的用途。另外，PBS只有在堆肥、水体等特定微生物条件下才发生降解，在正常储存和使用过程中性能非常稳定。
4结语
PBS作为重要的生物可降解材料之一，其应用价值已经获得了认可，现在研究热点主要集中在创新合成途径、改进生产工艺以提高PBS聚合物的分子量；对PBS进行改性或与其它材料复合制成综合性能优异的复合材料；寻找价格低、来源广的填料，降低产品的成本等方面。
目前，在PBS的某些应用研究领域还存在局限，如不同研究者提出的观点存在着较大的矛盾，且基础理论还需要进一步的完善。随着研究的深入，PBS的综合性能将不断得到提高，而其制品的价格将大大降低，并逐渐取代传统塑料，实现可持续发展。
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