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“白色污染”愈演愈烈 PBAT材料产业前景向好

杨慧明 2019-02-12 8900 185

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如今“白色污染”问题愈加严重,PBAT作为良好的生物降解材料,兼具PBA与PBT的特性,具有热稳定性好及力学性能优良的特点,在生物降解材料领域的研究中较为活跃,同时也受到市场的欢迎。

  摘要:如今“白色污染”问题愈加严重,PBAT作为良好的生物降解材料,兼具PBA与PBT的特性,具有热稳定性好及力学性能优良的特点,在生物降解材料领域的研究中较为活跃,同时也受到市场的欢迎。

  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。

  PBAT性能优秀 国内生产条件良好

  PBAT作为优良的生物降解材料,兼具脂肪族聚酯的良好降解性以及芳香族聚酯的优异力学性,不仅具有较好的延展性及断裂伸长率,还具有良好的耐热性及冲击性能,在废弃后可以降解为水及二氧化碳,环保作用突出。从表1来看,PBAT具有耐热性能高,成膜性能良好,韧性好,耐水解性高等优点。与PBS相比,虽然开发时间晚于PBS,但本身性能优于PBS,因此实际用量较PBS大。最早开发PBS及PBSA技术的日本昭和已停止生产该产品。

  表1 PBAT 和主要可降解塑料的性能对比

 PBAT 和主要可降解塑料的性能对比

  (五度易链行研中心)

  目前国内发展PBAT的原料条件良好。PBAT 主要原料是PTA 、1,4-丁二醇以及己二酸。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。中国昆仑工程公司在PET、PBT、芳纶、氨纶等高分子聚合领域具有丰富的研发和设计经验,具备较好的PBAT 产业工程化能力。目前国内50 万t /a PET 装置已经实现国产化,高黏度聚合反应器等关键设备均可在国内制造,大型聚合设备的制造、检验及施工安装也已有成熟的经验和程序,可为PBAT 产业化提供借鉴。此外,由于PBAT材料的分子热稳定性高、降解速度低以及分子空间大,可以与其它分子共混;同时分子链具有良好的柔性,因此PBAT材料向柔性发展,侧重于多品种切换,市场表现良好,特别是作为生物降解地膜的专用料方面表现突出。PBAT生物降解地膜在覆膜40天后韧性逐渐降低,60天后开始降解,140 天左右实现降解,少量碎片残留会与土壤粘连,基本对下季作物田间作业无影响。

  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3万吨、金晖兆隆每年产能为2万吨、亿帆鑫富每年产能为1.2万吨,蓝山屯河每年产能为0.8万吨。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。 

  表2 2017 年我国主要PBAT材料生产公司产能

2017 年我国主要PBAT材料生产公司产能

  (五度易链行研中心)

 表3  目前市场生物降解PBAT树脂力学性能对比

 目前市场生物降解PBAT树脂力学性能对比

  (五度易链行研中心)

  结语

  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。

 

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