PBS聚酯的物理性能

PBS聚酯的物理性能

PBS聚酯是结晶性聚合物，熔点为115℃。北理工所制备的PBS各项理化性能如表1所示，其综合力学性能达到了普通聚丙烯的水平，与日本昭和高分子公司同类产品Bionolle性能相当。

表1: PBS聚酯的物理性能

作者| 2010-7-11 14:47:06 | 阅读(14) |评论(0) | 阅读全文>>

PBS聚酯的合成

2010-7-11 14:19:23 阅读12 评论0 112010/07 July11

PBS聚酯的合成

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。

PBS聚酯的缩聚反应是可逆平衡反应，具有平衡常数小，易生成副产物等特点，传统方法得到的聚合物分子量低，无法单独作为塑料使用。在缩聚反应之后通过多种途径进行扩链反应或固相聚合以进一步提高其分子量。

理工大学，开发出提高分子量的合成新技术，无须进行扩链反应，通过脂肪族二酸，二醇的缩聚反应直接制备出高分子量的生物降解性聚酯，分子量(Mw)可达20-30万，简化了合成工艺，从而降低了成本。在实验室小试的基础上，利用现有的PET工业装置进行了中试放大实验，先后在1500L(1000吨/年)以及6000L(5000吨/年)间歇式生产线上成功进行了PBS的中试放大实验，获得了稳定的中试合成工艺，并批量合成出性能优良的PBS。在此基础上，针对PBS聚酯原料和合成工艺的独特性，对现有聚酯生产线进行改造，设计，制造了PBS聚酯半连续合成装置，以提高生产效率并制备出品质多样化的产品。

（1）直接酯化－脱二元醇反应

该方法是先在较低的反应温度下将二元酸与过量的二元醇进行酯化，形成有端羟基的预聚物，然后在高温、高真空度和催化剂存在的条件下脱除二元醇，从而得到聚酯。

（2）酯交换反应

以二元酸二甲酯或二乙酯与等当量的二元醇，在催化剂存在的条件下，经高温、高真空度脱甲醇或乙醇得到聚酯。

（3）扩链反应

由于缩聚反应的同时存在着逆方向的解聚反应，其平衡常数较低，在反应过程中需不断地排除小分子物质，以控制化学反应向正方向进行，从而获得所需相对分子质量的聚酯。但在缩聚反应的过程中，特别是在反应的后期，温度往往超过200℃，脱羧、热降解、热氧化等副反应的发生将是不可避免的，这样就会影响相对分子质量的提高。为了进一步提高相对分子质量，扩链反应往往是个比较有效的选择。利用扩链剂的活性基团与聚酯的端羟基或端羧基反应来提高聚酯的相对分子质量。常用的扩链剂主要有酸酐和二异氰酸酯等。

参考资料：

[1]王晓青：生物降解塑料PBS聚酯的研究进展

[2]/

作者| 2010-7-11 14:19:23 | 阅读(12) |评论(0) | 阅读全文>>

聚丁二酸丁二酯（PBS）

2010-7-4 12:44:40 阅读31 评论0 42010/07 July4

聚丁二酸丁二酯（PBS）

别名：聚琥珀酸丁二酯，poly（butylene succinat）PBS，白色颗粒，90年代进入材料研究领域，是

通用型生物降解塑料研究热点之一。

PBS力学性能优异，耐热性能好，热变形温度高，制品使用温度可以超过100℃，其合唱原料的来源可以是石油资源，也可以通过生物资源发酵得到。PBS是目前世界工人的综合性能最好的生物降解塑料，可以用于包装，餐具，化妆品，药品瓶，一次性医疗用品，农用薄膜，农药、化肥包装，生物医用高分子材

料。

PBS 的生产日本三菱化学，昭和高分子有千吨产量，中科院理化研究所 PBS共聚物合成研究，计划和

金发建立1000吨的PBS基地。

作者| 2010-7-4 12:44:40 | 阅读(31) |评论(0) | 阅读全文>>

目前可降解塑料除了PLA还有哪些种类？

2010-7-4 12:04:36 阅读113 评论0 42010/07 July4

目前可降解塑料除了PLA还有哪些种类？

降解塑料（degradable plastic）是指，在规定环境条件下，经过一段时间和包含一个或更多步骤，导致材料化学结构的显著变化而损失某些性能（如完整性、分子量、结构或机械强度）和/或发生破碎的塑料。应使用能反映性能变化的标准试验方法进行测试，并按降解方式和使用周期确定其类别。降解塑料按照其设计的最终降解途径分为生物分解塑料、可堆肥塑料、光降解塑料、热氧降解塑料。

生物分解塑料（biodegradable plastic）是指，在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中，由自然界存在的微生物如细菌、霉菌和海藻等作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。也就是通常所说的

生物降解塑料。

生物分解塑料分类：按照原料组成和制造工艺不同可分为以下三种：天然高分子及其改性材料、微生物合成高分子材料和化学合成高分子材料。

目前具有应用前景的生物分解塑料有：聚3-羟基烷酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚ε-己

酯（PCL）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。

1．聚3-羟基烷酸酯（PHA）

聚羟基脂肪酸酯是由微生物通过各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯。其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。PHB是一种在自然界中广泛存在的热塑性聚酯，尤其常在细菌细胞间发现。PHB的许多物理性能和机械性能与聚丙烯塑料接近，但它具有生物降解性和生物相容性，在生物体可完全降解成β-羟基丁酸、二氧化碳和水。用这种生物塑料制成的材料可用于药物释放系统、植入体及一些痊愈后在人体中无害分解的器件，但相对聚丙烯来说，PHB比较硬，且更脆一些。通过PHB与PHV共聚(PHBV)可以改善PHB结晶度高、较脆的弱点，提高其机械性、耐热性和耐水性。PHB/PHV共聚物已经有产品出售，商品名为Biopol。Biopol是由一系列不同材料组成的，当其中PHV的含量最高不超过30%， PHB/PHV为89/11时共聚物的强度和韧性达到最佳，此类产品可用于食品包装、化妆品、医药、卫生及农业等行业。

2．聚乳酸（PLA）

聚乳酸（PLA）是以微生物发酵产物-乳酸为单体化学合成的聚酯。

聚乳酸生产是以乳酸为原料。传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料。目前美、法、日等国家已开发利用玉米、甘蔗、甜菜、土豆等农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。玉米是生物降解塑料聚乳酸的首选原料。制造生物降解塑料聚乳酸的工艺过程如下：首先把玉米磨成粉，分离出淀粉，再从淀粉中提取出原始的葡萄糖，最后用类似啤酒的发酵工艺将葡萄糖转化成乳酸，再把提取出来的乳酸制成最终的聚合物—聚乳酸。

聚乳酸是由可再生资源如谷物生产的可生物降解的聚合物。在聚乳酸生产路线中, 乳酸单体首先通过谷物淀物水解为葡萄糖, 葡萄糖由发酵过程转化为乳酸钠, 由此来制备。乳酸进一步浓缩, 然后按照缩聚( 形成预聚合物) 、热解聚( 形成二丙交酯) 、开环聚合和解聚顺序进行聚合。得到聚乳酸的分子量高达75000g/mol。

通过一般的方法进行乳酸缩聚反应，仅能得到乳酸低聚物。目前研究最多的制备高分子量PLA的方法是通过丙交酯的开环聚合反应，而丙交酯则由乳酸低聚物经高温裂解合成。对于丙交酯的开环聚合反应机理及反应条件，都有详尽的研究报道。最近，日本的三井化学公司提出了不经过丙交酯，直接以乳酸缩聚反应制备聚乳酸的新技术。这一技术采用高活性的催化剂通过溶液缩聚，得到了高分子量的聚乳酸。由于乳酸和丙交酯中含有不对称碳原子，经聚合可得到不同立构规整性的PLA，如L-PLA，D-PLA和DL-PLA。

聚乳酸有良好的防潮、耐油脂和密闭性，在常温下性能稳定，但在温度高于55℃或富氧及微生物的作用下会自动降解。使用后它能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利。

聚乳酸的降解分成两个阶段：1）首先是纯化学水解成乳酸单体；2）乳酸单体在微生物的作用下降解成二氧化碳和水。聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以完全降解，真正达到生态

和经济双重效应。

3．聚ε-己酯（PCL）

聚ε-己酯（PCL）是由ε-己酯经开环聚合得到的低熔点聚合物，其熔点仅62℃。PCL的降解性研究从1976年就已开始，在厌氧和需氧的环境中，PCL都可以被微生物完全分解。与PLA相比，PCL具有更好的疏水性，但降解速度较慢；同时其合成工艺简单、成本较低。PCL的加工性能优良，可用普通的塑料加工设备制成薄膜及其它制品。同时，PCL和多种聚合物具有很好的相容性，如PE、PP、PVA、ABS、橡胶、纤维素及淀粉等，通过共混，以及共聚可得到性能优良的材料。尤其是其与淀粉的共混或共聚，既可保持其生物降解性，又可降低成本，因而深受注目。PCL与淀粉共混可得到耐水性好的降解塑料，其价格与纸相近；利用原位聚合方法，可将ε-己酯与淀粉接枝，得到性能优良的热塑性聚合物。

4．聚酯类--PBS/PBSA

与同类产品比较，聚酯生物分降塑料的优点：