我国PBS研发取得突破性进展乙丙橡胶

我国PBS研发取得突破性进展

聚丁二酸丁二醇酯（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生物降解塑料研究热点材料之一。和PCL、PHB、PHA等降解塑料相比，PBS价格极低廉，成本仅为前者的1／3甚至更低，且耐热性能好，热变形温度和制品使用温度可以超过100℃。其合成原料来源既可以是石油资源，也可以通过生物资源发酵得到，因此引起科技和产业界高度关注。在中科院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心努力下，国内PBS从合成、改性到制品加工及应用全方位的研究目前已经取得突破性进展，为我国生物降解材料的推广应用奠定了良好基础。

PBS由丁二酸和丁二醇经缩聚而得。采用传统丁二酸和丁二醇缩聚合成的PBS相对分子质量低于5000，可作为气相色谱固定相或增塑剂，但由于相对分子质量低，力学性能差，难以作为材料使用。20世纪90年代中期，日本昭和高分子公司采用异氰酸酯作为扩链剂，与传统缩聚合成的低相对分子质量PBS反应，制备出相对分子质量可达200000的高相对分子质量PBS。该公司用扩链法生产的PBS目前产能为3000吨／年，年产2万吨新生产线正在建设中。

中科院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心在20世纪90年代末根据当时市场需求开始研发生物降解材料，并在2002年得到中科院物质创新项目支持，展开了从PBS合成、改性到制品加工及应用全方位的研究，目前已经取得突破性进展。

针对传统丁二酸和丁二醇缩聚得到的PBS相对分子质量低，难以作为材料使用的不足，该中心开发了特种纳米微孔载体材料负载Ti－Sn的复合高效催化体系，大大改善了催化剂的催化活性。在此基础上，通过采用预缩聚和真空缩聚两釜分步聚合的新工艺，直接聚合得到了高相对分子质量的PBS。该创新性工艺不仅可以和扩链法一样得到相对分子质量超过200000的PBS，而且在工艺流程和卫生等方面具有明显优势。

和扩链法比较，直接聚合省了扩链反应步骤，简化了生产工艺，生产线中不再需要扩链反应釜和扩链流程，减少了生产过程中物料损耗和设备投入，降低了材料生产成本。另外，因为产品中不含异氰酸酯扩链剂，卫生性能得到明显改善。由于异氰酸酯的结构特征具有一定的生物毒性，其产品卫生性能受到严重影响，因此扩链法PBS材料推广中明确表明不推荐用于食品、药品、化妆品等卫生要求严格的领域。然而，目前导致白色污染的废弃物最多就来源于食品接触制品，如一次性餐饮制品、食品包装物及超市购物袋等，如果降解塑料的卫生性能不能适应食品接触要求，将会严重影响降解材料的应用。该中心的这种产品由于是直接聚合得到，不含任何扩链剂，产品卫生性能经过中国预防医学科学院和中国疾病控制中心检测认定，完全复合接触食品的国家标准要求。该工艺技术目前已经形成"制备脂肪族二元酸二元醇酯的方法"、"制备聚丁二酸丁二醇酯的方法"两项国家发明专利，形成了自主知识产权。

在涉及丁二醇真空高温聚合过程中，由于不可避免地碰到聚合过程丁二醇等环化反应生成副产品四氢呋喃的问题，目前常规解决方法是采用耐腐蚀特种专用真空泵。但相关实施的投入非常大，而且浪费副产品。为此，该中心着眼技术集成，创造性地在生产线中引入冷阱，通过冷阱冷凝随抽真空带出的副产物四氢呋喃，不仅解决了副产物对真空系统的腐蚀和高额的设备投入，还回收了副产品四氢呋喃。

中科院北京物质基地组织包括多位院士在内的验收专家对该中心开发的PBS相关成果和技术给予了很高评价，相关技术和成果还通过山东省科委组织的新技术鉴定，认为已达到国际领先水平。

该中心还开展了在线釜内改性、合金化、有机和无机填充物填充等改性研究，开发了系列PBS降解塑料，并研究了该系列材料的注塑、挤出、吸塑、吹膜等工艺，已证实适宜各种加工方法和制备各种塑料制品。该研究为降解材料应用和制品开发奠定了基础，也为实现真正意义上的生物降解塑料制品产业化提供了技术准备。

目前，PBS已经过万吨级生产装置验证，相关技术也引起产业界高度关注。我国聚酯设施工程开发的龙头企业———扬州格蕾丝已经和该中心达成技术授权年产2万吨PBS系列树脂的协议，上海申花集团、福建恒安集团等企业对PBS在一次性包装用品和卫生用品领域的应用推广也进行了有效开拓。此外，新西兰、新加坡、韩国等部分企业对我国PBS系列材料和制品也表现了高度兴趣，项目组开发的PBS降解超市购物袋已经得到新西兰和新加坡相关机构认可，在上海申花集团制备的PBS制品已经在上海使用，生产的改性材料挤出片材已经正式小批量出口韩国，为我国降解塑料行业多年来形成的半降解或只见项目不见市场、只见材料不见制品的尴尬局面提供了突破的有效途径。

信息来源：中国化工报

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