项目简介:
生物基高分子材料是解决我国塑料污染,促进人民群众健康,建设生态文明和社会高质量发展的关键所在。目前PLA,PBS等生物基高分子材料由于分子结构中缺乏芳香环结构,与石油基的聚碳酸酯(PC),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),尼龙(PA)等相比,热机械性能差。面对食品包装、电子产品等水氧阻隔;餐饮打包,奶瓶,厨电等耐热;大包裹、货运托盘等高强度要求,性能需要提升,应用受到严重限制。因此,要真正实现塑料的绿色制造,关键是开发替代对苯二甲酸(TPA)的生物基芳香单体。美国可口可乐、杜邦、德国BASF、日本三菱、荷兰Avantium等公司都将呋喃二甲酸基共聚酯的商业化作为重点开发产品。我国PET产量接近5000万吨/年,占全世界70%左右,但附加值一直比较低,而聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)及共聚酯技术与国际化工巨头处于齐头并进的状态,PEF及呋喃共聚酯生产及应用产业化开发,十分有利于我国聚酯行业的转型升级,有可能把我国新型绿色聚酯技术提升至世界领先水平。
技术优势:
通过淀粉或糖类规模化制备生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与TPA结构相似,是目前唯一有望替代TPA的生物基芳香单体,其合成技术正在不断突破,价格有望接近于石油基的TPA。
(1)FDCA与乙二醇聚合制备的聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)具有比PET更高的玻璃化变温度(87℃)和更好的气体阻隔性(对CO2和O2的阻隔性比PET提高,6.8-14.1倍)。
(2)FDCA基高Tg共聚酯,Tg达到100℃以上,与美国伊斯曼Tritan聚酯媲美,可以解决我国婴儿奶瓶、厨电产品的关键材料瓶颈。
(3)FDCA与己二酸、丁二醇等共聚得到的全生物基可降解共聚酯聚呋喃二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAF),具有比石油基可降解聚酯聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)更好的水氧阻隔性能,从而提升农用地膜的保墒和果蔬的保鲜。目前已经实现生物基芳香单体2,5-呋喃二甲酸(FDCA)替代石油基芳香单体对苯二甲酸(PTA)与生物基乙二醇、丁二醇、异山梨醇、己二酸等共聚,实现高阻隔、高耐热、可降解呋喃共聚酯的关键制备技术和实验室中试,呋喃聚酯颜色和品质是目前已知最好的。
应用市场:
(1)PEF食品包装瓶:①饮料瓶:PEF具有更加优异的阻隔性能,O2阻隔性比PET提高6.8倍,CO2阻隔性比PET提高14.1倍,可大幅度提升饮料的新鲜程度和货架期。②塑料啤酒瓶:目前开发的PEF共聚物玻璃化转变温度84℃,CO2阻隔性能比PET提高5.2倍,O2阻隔性能比PET提高3.2倍,主要性能指标满足塑料啤酒瓶的技术要求,价格将远低于PEN,有望真正实现塑料啤酒瓶的制造。③罐头果酱瓶:PEF因阻隔性的大幅度提高,有望实现罐头、果酱等食品的塑料包装。
(2)PEF阻隔膜:生物基PEF阻隔膜因对O2的阻隔性比PET提高6.8倍,可以大幅度降低食品防腐剂的添加量,甚至不加。因此,PEF包装膜有望更好的解决这一问题。
(3)PEF纤维:①服装用纺织材料:PEF纤维结构独特、强度较高、较好的弹性恢复性和卷曲持久性,非常适合作T恤或内衣的原料。②家用纺织材料;③产业用纺织产品领域:PEF纤维具有强度高、耐用性好、不易燃、抗紫外线等优点。
(4)2,5-呋喃二甲酸和异山梨醇合成的高Tg共聚酯,玻璃化转变温度(Tg)大于100℃,具有优异的抗冲击、透明性,广泛应用于婴儿奶瓶、水杯、厨电产品、汽车制造以及轻质防弹玻璃等领域。