2020年9月30日 行业动态:
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PBAT制备、全球主要生产公司一览表

发布时间:2020/9/4 11:26:49 来源:未知

前言:和金属材料相比,高分子聚酯具有多功能性、大规模生产、低成本、轻质耐用和耐水性等特点。

目前应用最广泛的商业塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯,由于在环境中不可被微生物所降解,对土壤和水有害,被称为固体垃圾。为了解决环境问题,发展生物可降解材料被认为是代替这类不可降解聚合物材料的重要方法之一。

PBAT作为生物降解材料的一种,符合“EN13432”国际通用评价标准(主要内容为:在相对湿度70%,温度60℃条件下,进行有氧堆肥,在180天之内,相对棉纤维素,材料的生物降解率要达到90%以上),对解决“白色污染”问题有着重要意义。

1、PBAT材料简介

脂肪族二元酸与二元醇共聚酯[聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT) 、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸⁃己二酸丁二酯(PBSA)]是一类可完全生物降解的高分子材料。

PBS 及 PBSA 虽开发较早,但受其自身性能限制,PBS市场用量不及 PBAT,目前全球二元酸二元醇共聚酯的生产都以 PBAT 为主。相信 PBS 很快会像如今已经广泛应用的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯( PBAT ) 那样做到大规模生产。这两种聚酯材质都已广泛用作淀粉或 PLA 的软化混合成分,且从“包袋市场”的增长中获得了最大收益。

根据智研咨询发布的数据,截至2019年,全球生物降解塑料年产能为107.7 万吨。其中PLA(聚乳酸)为26.9万吨,占比25%;PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)为25.85万吨,占比24%;淀粉基降解塑料为40.93万吨,占全球生物降解塑料产能的38%。

聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯( PBAT )是二元酸二元醇共聚酯典型代表。PBAT兼具聚己二酸丁二醇酯( PBA ) 和聚对苯二甲酸丁二醇酯( PBT ) 的特性,热稳定性好、力学性能优良,现今“白色污染”日益严重,目前生物降解塑料研究中较为活跃,市场应用前景广泛。

2、PBAT性能分析

PBAT 是脂肪族和芳香族的共聚物,综合了脂肪族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能,既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能。此外 PBAT 还是优良的生物降解材料,能够被微生物降解为水和二氧化碳。

①PBAT是一种半结晶型聚合物

②通常结晶温度在110℃附近

③熔点在130℃左右

④密度在1.18g/ml~1.3g/ml之间

⑤PBAT的结晶度大概在30%左右

⑥邵氏硬度在85以上

3、PBAT的制备

聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)主要是以 1,4-丁二醇(BDO)、己二酸(AA)、对苯二甲酸(PTA)[或对苯二甲酸二醇酯(DMT)]为原料,通过直接酯化或酯交换法而制得。

稀土化合物或者醋酸锌可以作为缩聚反应的催化剂在实验室大规模应用,但在工业生产上效果不是很理想。制备PBAT一般需要很长的反应时间和高真空,并且反应温度经常在190℃以上,以确保缩合反应顺利进行,并且除去小分子量的副产物。

4、国内PBAT生产企业及产能情况

(1)PBAT性能优秀 国内生产条件良好

目前国内发展PBAT的原料条件良好。PBAT 主要原料是①PTA 、②1,4-丁二醇以及③己二酸。PTA方面,2017 年底,PTA 年产能约为5000万吨,产量约为3500万吨,其下游需求略低于产量,目前行业处于生产能力过剩阶段;1,4-丁二醇方面,2017年我国产能为247.5 万t /a,但产量仅为193 万t /a,目前行业同样产能过剩。此外,2017 年我国己二酸产能约248万吨,产量为149万吨,工厂也处于难以满负荷开工的状态。基于上述数据以及我国这三类产业的发展情况,可以认为PBAT发展的原料条件良好,PBAT 的发展有助于改善上游产业产能过剩的问题。不仅是原料条件良好,其生产和运用条件也较为成熟。PBAT的生产装置和PBT、PET及PBS的生产装置在聚合反应、真空系统、熔体输送、处理系统、热媒系统等方面存在诸多相似,工程转化的互通性良好。

(2)国内PBAT技术发展良好 行业集中度高

目前国内主要进行PBAT材料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。

其中中科院理化技术研究所针对国外全生物降解脂肪族聚酯产品生物安全性低的问题,研究出了成本低、力学性能高、生物安全性良好的PBAT材料,可替代不降解塑料,缓解“白色污染”,形成了具有自主知识产权的PBAT 生产工艺包及成套生产及应用专利技术。

目前中科院理化技术研究所授权鑫富药业、汇盈新材料、金晖兆隆新材料和悦泰生物新材料等公司进行PBAT材料的生产,产品质量优良。中科院化学研究所不断进行技术整合、工艺设计、结构调整,目前也掌握了稳定的PBAT材料生产工艺,并通过中国塑料加工工业协会、全国农业技术推广服务中心组织的完全生物降解地膜农田试验。

此外,蓝山屯河公司也通过自主研发,实现了PBAT材料的生产。

全球PBAT产能最大的公司为BASF,目前产能为7.4万吨/年。我国PBAT材料产业化发展速度快,行业内企业集中度高。

目前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。

目前全球PBAT市场需求旺盛,由于PBAT价格较高,国内产品主要用于出口。随着欧洲市场的需求量的逐步增加,未来几年国内PBAT材料的产能有望逐步提升。 

全球主要PBAT材料生产公司产能

目前市场生物降解PBAT树脂力学性能对比

PBAT作为性能良好的环保材料,可以降低石油资源消耗,缓解“白色污染”,对我国可持续发展具有重要意义。目前我国PBAT的生产具备良好的原材料条件和生产条件,国内技术发展良好,行业集中度高,潜在市场大,产业化前景好。