近日,中国石化所属仪征化纤公司成功实现PBST、PBAT两种生物可降解塑料工业化生产,这两种塑料的最大特点是在堆肥条件下能够完全降解为水和二氧化碳,有力推动我国工程塑料领域绿色化发展进程。
据统计显示,截至2020年4月,中国已投产万吨级以上PBS类降解材料6个(包括PBS、PBAT、PBSA),合计年产能22万吨,有效年产能19.5万吨。中国拟在建PBS类降解材料(包括PBS、PBAT、PBSA)项目共15个,业主企业包括营口康辉石化、雪郎生物、华峰集团、新疆美克、万华化学、彤程新材、山东瑞丰等。
2020.01.11
国内第一家采用发酵法生产高光纯D-乳酸的金玉米生物科技有限公司的产品打破了国外技术垄断,填补了国内空白,技术及指标均达到国际领先水平,目前已建成万吨级生产线。聚D-乳酸也已经进入中试生产环节。
2020.01.15
百利基生物材料科技有限公司近日开工生产,公司所生产的生物降解膜能在较短时间内完全降解,有望取代传统地膜,为打赢污染防治攻坚战提供技术支撑。前期公司每天的产量为5到6吨,后期将增加到9到10吨。
2020.01.17
金丹科技拟募集资金4.4亿元,募资将用于年产1万吨聚乳酸生物降解新材料、年产5万吨高光纯L-乳酸工程、补充流动资金等项目。
2020.02.09
新疆蓝山屯河聚酯有限公司PBSA1、PBSA2日产量分别达到96吨和145吨。公司在做好一期2×3万吨/年PBSA项目达产达标的同时,全面启动二期24万吨/年全生物降解树脂项目的前期工作。
2020.02.27
济宁新材料产业园招商引资,青睐五类重点项目:石墨烯新材料应用项目、生物基新材料产业链项目、煤基新材料产业链项目、化工新材料产业链项目、芳纶高性能复合新材料项目。
2020.02.29
张全兴院士生物基高分子可降解新材料项目落户惠山签约仪式正式举行。该项目总投资10亿元,拟分二期进行,预计2024年底全部达产,达产后预计年销售额16亿元人民币。采用独创开发的绿色催化剂绿色工艺生产聚乳酸,将带动区域内已有企业、已有产品进行升级。
2020.03.08
万华化学西南基地项目(二期)项目计划2020年8月份开工建设,项目总投资400亿元,其中2020年预计投资10亿元,开工建设PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)项目、绿色生物工程与材料试验基地项目、锂电正极材料项目。
2020.03.17
瑞丰高材发布公告,拟投资建设年产6万吨PBAT生物降解塑料项目,项目投资金额不超过人民币3.2亿元。建设周期:15个月,预计于2021年6月30前竣工投产(最终以实际建设情况为准)。
2020.03.19
启东市政府与华峰集团签订总投资100亿元的华峰可降解新材料一体化项目合作协议。项目包括年产30万吨聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、30万吨聚碳酸环己内酯(PCHC)等项目,计划于今年10月份开工建设。部分产品是国际首创,填补了国内外工业化高效使用二氧化碳生产可生物降解材料的空白。
2020.03.27
新疆望京龙新材料有限公司年产130万吨PBAT产业链项目签约仪式在库尔勒市政府举行,落户上库高新区石油石化产业园,计划于今年4月开工,建设年产130万吨PBAT装置(其中,启动项目年产10万吨PBAT,两套年产60万吨PBAT)。项目占地3875亩,总投资约300亿元。
2020.04.13
海南自由贸易港建设项目集中开工和签约仪式在全省同步举行,其中,签约中科院理化所生物降解塑料制品厂项目,开工有赛诺全生物降解材料技改升级项目。本次开工和签约项目,计划总投资约计5.59亿元人民币。
2020.04.17
东部湾(扬州)年产8万吨替塑生物可降解新材料项目开工,项目由东部湾(扬州)生物新材料有限公司总投资5.8亿元,占地63081平方米,投产后预计年产8万吨替塑生物可降解新材料,预计2021年12月达产。
2020.04.23
山西生物质新材料产业研究院(简称“生物质新材料研究院”)在原平市建设全球首个千吨级生物炼制工厂,预计2020年底建成并投产,炼制工厂生产的乳酸和木质素将在山西综改示范区中小企业产业园的新材料加工工厂集中转化,预计2021年建成投产。
2020.04.24
山东泓达集团阜榆精细化学品新材料项目奠基仪式在榆社县隆重举行。此项目是山西省级重点工程项目,总投资136亿元,总占地2000亩,项目分三期建设,建设周期为6年,三期建设含16万吨/年PLA,PGA等新材料。
2020.04.28
彤程新材料集团股份有限公司拟投资 6.2327 亿元在上海化学工业区建设 10 万吨/年可生物降解材料项目(一期),预计于2022年第二季度建成投产,可年产6万吨PBAT可降解材料和0.48 万吨/年四氢呋喃(THF),可兼产可生物降解材料PBS,以及 0.1 万吨/年BPE小批量生产装置并同时考虑预留后续发展空间。
2020.05.11
淄博高新区年产60万吨可完全生物降解塑料项目以“视频连线”的形式举行签约仪式,项目由香港大禹新材料控股有限公司和山东汇锦环境科技有限公司联合投资,总投资5亿美元,产品广泛应用于一次性医疗用品、绿色包装、农用薄膜等领域。
2020.05.16
由中国科学院长春应用化学研究所研究员边新超承担的吉林省重大科技招标专项“耐水解生物基可降解材料的制备与产业化关键技术研究”项目通过吉林省科技厅组织的专家验收。该项目通过优化丙交酯提纯工艺、聚合工艺,实现高纯度聚乳酸树脂的合成,设计新型封端剂,制备抗水解型聚乳酸原料树脂。
2020.05.20
由中铁二十五局集团有限公司西北分公司承建的丰原生物材料产业基地项目一期工程正式交付使用,助力安徽省蚌埠市打造千亿级生物材料产业基地。该项目一期工程为聚乳酸合成车间厂房,总建筑面积2.4万平方米。项目正式投产后,其聚乳酸年产量将达到3万吨。
2020.05.22
福建邦德年产15万吨可降解塑料项目签约福鼎。项目总投资约35亿元,建成后预计年产值达100亿元,合计税收约6亿元;同时,在福鼎创建邦德集团总部,并在福鼎注册申报主板上市。该项目预计年产10万吨TPU、15万吨可降解塑料、10万吨聚氨酯鞋底原液等系列产品和成立绿色化工产品研发中心。
可降解塑料
塑料是指以大分子量合成树脂为主要组分,加入适当添加剂(如增塑剂、稳定剂、抗氧 化剂、阻燃剂、润滑剂、着色剂等),经加工成型的塑性(柔韧性)材料或固化交联形成的刚性材料。
塑料按照降解方式可分为不可降解塑料和可降解塑料。可降解塑料是指各项性能可满足使用要求,在保存期内性能不变,而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害物质的塑 料,也被称为可环境降解塑料。
从上世纪60年代第一项可降解塑料专利的申请到上世纪90年代可降解塑料开始规模生产,可降解塑料的研究和开发历经近六十年发展。从技术革新角度来看,可降解塑料的发展经历以下三个阶段:
第一代降解塑料是淀粉改性塑料:这类可降解塑料是在传统单体聚合的过程中加入淀粉等添加剂进行改性,使塑料在一般环境中可以裂解成微小的塑料片段。但这种降解方法并不能将塑料完全降解,其剩余的塑料片段不仅难以回收,还会对生态环境造成与普通塑料同样的危害。
第二代降解塑料是光热降解塑料:光降解塑料的主要降解机理是在光(通常为紫外线)和热的作用下,高分子链中的某些光敏成分发挥作用,使高分子链断裂、分子量降低,从而达到降解目的。但无论是哪种光降解塑料,其降解性都不完美,很大程度上受到温度、光照 强度等自然条件的约束,埋藏在地下的地膜甚至会由于没有光照而收效甚微或根本无法分解。
第三代降解塑料是生物降解塑料:近10年来降解塑料的研发主要集中在生物降解塑料 方面,这类降解塑料的基料即可生物降解,可在细菌、真菌、藻类等自然界中普遍存在的一 些微生物的作用下,断裂高分子中的长链,从而达到降解目的。
种类
降解材料可分为生物基与石油基两类。由生物质制得的可降解材料主要有聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、全淀粉基、纤维素等;由煤/石油等化石能源制得的可降解材料主要有二元酸二元醇共聚酯系列(包括PBS、PBAT、PBSA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙烯醇(PVA)和CO2共聚物等。其中 PLA 目前应用最为广泛,PBAT 应用前景最为突出。
生物基降解材料
PLA |
聚丁二酸丁二醇酯(PBS),由丁二酸和1,4-丁二醇(BDO)聚合而成,具有良好的热性能、机械加工性能,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材料。 |
PHA |
聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种新型的可完全生物降解的热塑性塑料,其基本性能与聚丙烯相似,可在传统塑料加工机械上进行拉丝、模压、热注塑加工成型,可代替绝大部分石油基塑料原料。与聚乳酸(PLA)等其它生物降解材料相比,PHA 结构多元化,通过改变菌种、给料、发酵过程可以很方便地改变 PHA 的组成,性能多样化使其在应用中具有明显的优势。PHA 可广泛应用于农业、环保、生物化工、微电材料、能源、医药、医用材料等领域。 |
全淀粉基 |
淀粉基生物降解塑料一般是改性淀粉与生物降解聚酯(如PLA/PBAT/PBS/PHA/PPC等)的共混物,它能够完全生物降解,可堆肥,对环境无污染,废弃物适合堆肥、填埋等处理方式。以淀粉为基础的生物基塑料一般是改性淀粉与聚烯烃(如PP/PE/PS等)的混合物,可以代替传统石油基塑料,广泛用于塑料包装材料、防震材料、塑料膜及塑料袋、一次性餐饮具、食品容器、玩具等。 |
目前聚乳酸合成主要有 2 种方法
一步法:乳酸直接脱水缩聚。该法优点在于单体转化率较高,工艺简单,不需要经过中 间体的纯化,因而成本较低,主要问题是产物的分子量及其分布难以控制,不易得到高分子 量的聚合物。目前国内仅使用同济大学技术的同杰良公司采用一步法制聚乳酸。
两步法:乳酸生成丙交酯,再开环聚合制得聚乳酸。该方法可以得到分子量和微观结构均可调的聚乳酸,但丙交酯开环聚合法要经过丙交酯纯化的步骤,生产流程长,成本较高。目前聚乳酸的生产主要采用丙交酯开环聚合工艺。
石油基降解材料
PBS |
聚丁二酸丁二醇酯(PBS),由丁二酸和1,4-丁二醇(BDO)聚合而成,具有良好的热性能、机械加工性能,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材料。 |
PBSA |
PBSA是脂肪族共聚酯,由丁二酸、1,4-丁二醇(BDO、己二酸(AA)共聚而成,与PBS相比,有更好的韧性,而且降解速度更快。 |
PBAT |
PBAT是1,4-丁二醇(BDO)、己二酸(AA)和对苯二甲酸(PTA)的三元共聚物。通过添加第三组分制备PBS共聚物,调节其分子结构,实现性能和降解的可控调节。脂肪族芳香族共聚物,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。 |
PBS的工业化制备主要有两种方法
扩链法:主要分酯化,缩聚和扩链三个步骤,使用该方法生产 PBS需要添加扩链剂;
一步法:使用新型催化体系,肪族二元酸和二元醇直接缩聚制得高分子量的 PBS 聚酯。
PBS具备优异的加工性能,可以通过共聚等方法改性,调整材料性能;优异的加工性能使得其加工包容性强,与淀粉、碳酸钙等共混以实现成本降低的同时仍能保持较好的材料性能。
PBS作为生物降解材料主要应用于包装材料、农膜产品、纺织品、医用制品等领域,其原料可以是传统能源也可以是生物质,来源丰富,具有非常广阔的应用前景。中国PBS产业化发展已初步成熟,未来发展可期。
PBST、PBAT是在PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯,五大工程塑料之一)基础上加工而成的共聚型热塑性生物可降解塑料,属于目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料,有较好的热稳定性、力学性能,还具有优良的生物降解性,能够广泛用在一次性日用品、包装材料、农用薄膜等领域,是解决塑料“白色污染”的重要途径。
我国是全球唯一可以生产所有生物降解塑料产品的国家,近年来产能扩张迅速。2018 年我国生物降解塑料行业规模约 54.4 亿元,同比增长 21.1%。2018 年产量达 65 万吨,同 比增长 10.2%,其中完全生物降解塑料产量约 9.5 万吨,破坏性生物降解塑料产量约 55.5 万吨。
2012-2018年中国生物降解塑料行业规模
鉴于成本较高的原因,生物降解塑料在国内推广难度较大,我国生物降解塑料市场一直处于供过于求的状态,大部分生产企业依托出口维持运营。
2012-2018年中国生物降解塑料行业需求
尽管如此,2012-2018 年我国生物降解塑料的需求量从22万吨增长至45万吨,年均复合增长12.7%,依旧处于快速增长。未来随着国内对于环保重视程度提高、《禁塑令》出台颁布,可降解材料的发展前景值得期待。
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