全生物降解塑料PBS和PBAT的介绍

艾邦高分子 2019-01-09 16:10:57

图为山东汇盈科技在展示其PBS产品(广州橡塑展)


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PBS可生物降解塑料在过去几年受到了投资者的热捧!


PBS类聚酯是以脂肪族二酸和二醇为原料,经缩聚反应合成的一类脂肪族聚酯,其代表PBS即以丁二酸和丁二醇为原料合成。20世纪90年代,日本的昭和高分子公司首先采用异氰酸酯作为扩链剂,与二酸二醇经缩聚反应合成的低分子量聚酯反应,制备出高分子量的聚合物,PBS类聚酯才开始作为新型生物降解塑料引起了广泛的关注。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和丁二醇经缩合聚合而成,树脂呈乳白色,无嗅无味,容易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢,最终分解为二氧化碳和水,是典型的可完全生物降解聚合物材料。具有良好的生物相容性和生物可吸收性;密度1.26g/cm3,其熔点为114℃,根据分子量的高低和分子量分布的不同,其结晶度可在30~45%之间。

    

    PBS20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,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,PBS是生物降解塑料材料中的佼佼者。

 

    PBS可以用做垃圾袋、包装袋、化妆品瓶、各种塑料卡片、婴儿尿布、农用材料及药物缓释载体基质等;还有其它涉及到环境保护的各种塑料制品,如土木绿化用网、膜等。可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。

 

 

PBS因其卓越性能成为最具产业化前景的可完全生物降解塑料。其实到目前为止,已经开发出来的可完全生物降解塑料已经从当初单纯的聚羟基脂肪酸酯(PHB),扩展到聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)和脂肪族二元醇酸聚酯(PBS)等。

 

     PBS能够从众多可完全生物降解塑料中脱颖而出,最终入围国家科技部“十一五”规划,取决于PBS所具有的独特优势和特点。 PBS正式入围国家科技部“十一五”规划,成为国家层面推动产业化的可完全生物降解塑料。这是PBS得到业界普遍认可之后,首次得到政府层面的正式认可。据悉,国家科技部将在今年年底提前启动可完全生物降解塑料产业化“十一五”专项。

 

 

     在可完全生物降解的聚酯材料中,PBS的综合性最佳,可从以下几个方面进行分析:

 

    首先,PBS类聚酯具有很好的综合性能。PBS类聚酯不仅力学性能可以满足通用塑料的使用要求,而且PBS类聚酯只有在堆肥等接触微生物的条件下才降解,在正常储存和使用过程中性能非常稳定。

 

    第二,PBS的加工性能非常好,可在通用加工设备上进行各类成型加工,是目前通用型降解塑料中加工性能最好的,这一点对降解塑料的应用是至关重要的。

 

    第三,PBS系列聚酯具有出色的耐热性能。PBS是完全可生物降解聚酯中耐热性能最好的品种,热变形温度接近100℃,改性后可超过100℃,满足日常用品的耐热需求,可用于制备冷热饮包装和餐盒。这一点比聚乳酸有优势。聚乳酸的加工稳定性和产品的耐热性不是很理想。

 

    第四,PBS类聚酯具有价格优势。它以脂肪族二元酸、二元醇为主要原料,规模生产后,价格可以达到PET聚酯的水平。相关原料还可通过奶酪制造中的副产物乳清,天然多糖葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖、甘露糖醇、甘露糖、蔗糖、木糖和纤维素二糖等自然产物通过生物发酵途径生产出的丁二酸、丁二醇,不仅现实来自自然,回归自然的绿色循环生产,还有望进一步大幅度地降低原料成本。

 

    第五,PBS类聚酯生产设备已经国产化。PBS聚酯可通过对PETPBT聚酯设备略作改造进行生产,目前我国聚酯设备生产能力严重过剩,改造生产PBS为过剩的聚酯设备提供了新的机遇。

 

    第六,PBS类聚酯用途极为广泛。它可以用于包装领域,如包装薄膜、餐盒、化妆品瓶及药品瓶、电子器件包装等;还可用于一次性器具,如一次性餐饮用具、一次性医疗用品等;另外,它还可以被用于农用领域,如农用薄膜、农药及化肥缓释材料等;最后,它还可以用于医用领域,如生物医用高分子材料。


PBAT是什么??

PBAT14丁二醇、己二酸和对苯二甲酸的三元共聚物。得益于苯环结构, PBAT的抗撕裂强度是聚乙烯的120%,冲击强度是聚乙烯的130%,上述性能是生产高性能膜材的必备条件。 PBAT是目前生物降解塑料膜材的主要原材料。PBAT材料不仅可以生物降解也可堆肥,所以使用PBAT可以对抗白色污染,PBAT生产的生物降解垃圾袋是生物堆肥垃圾中心回收生物变废物时的唯一使用膜材。


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下期预告:

1:除了PLA聚乳酸还有哪些生物可降解塑料?

2:可降解、可生物降解与可堆肥的区别?

 

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