生物降解脂肪-芳香族共聚酯
PBAT的共混改性综述
PBAT的共混改性综述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯。
与其它聚合物进行共混改性是改善PBAT基材综合性能的有效手段,同时也是降低该材料价格的重要方式。
为拓展PBAT材料的应用范围,扩大PBAT 的市场需求,有必要利用多种方式对其进行共混改性。
1. PBAT与可降解聚合物共混改性1.1 PBAT与聚乳酸(PLA)共混PLA是一种脂肪族聚酯,其合成原料乳酸可完全由生物法发酵制得,脱离了传统的石油原料,且具有良好的生物相容性、较高的强度;同时PLA具有生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染,这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并在日用品以及生物医疗领域中都得到了广泛的应用。
然而,PLA虽然具有较高的强度及压缩模量,但是其质硬而韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形,抗冲击和抗撕裂能力差,这在一定程度上限制了PLA的使用范围。
同样作为一种生物降解材料,PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韧性,利用PBAT与PLA共混来对其增韧是一种行之有效的方法。
前人用熔融共混法制备了(PLA/PBAT)复合材料,实验表明,PBAT能够抑制PLA的结晶,导致材料断面出现孔洞和凹槽,随着PBAT用量的增多,材料断面孔洞的尺寸会有所增加,这会导致复合材料的拉伸强度下降。
但是,PBAT的柔性链段能有效改善PLA的脆性,当PBAT质量分数为30%时,PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率最大,达到9%,同时,其冲击强度也能够达到5.33kJ/m2。
前人在PBAT与PLA共混的过程中发现,随着PBAT用量的增加,PLA/PBAT 复合材料中两相的相容性变差,这也是PLA/PBAT共混物力学强度不理想的重要原因。
为了进一步提高PLA/PBAT复合材料的性能,扩大其应用范围,前人通常在该共混物中引人增容剂以减小两相界面张力,增大界面结合力,改善共混体系的力学相容性和抗冲击性。
可生物降解脂肪族-芳香族共聚酯的研究进展
2 1 第 5期 ( 第 8 l 0 0年 总 3l ) ! 】
塑 料 助 剂
7
可 生物降解脂肪族 一 芳香族共聚酯 的研究进展
冯 凯 t 谢 晖 曹祥 薇 王 晓 艳
( 湖 北 工 业 大学 化学 与 环 境 工 程 学 院 , 汉 , 3 0 8 2武 汉 职业 技 术学 院 , 州 , 3 0 0) 1 武 406 ; 荆 440
用。
关 键 词 脂 肪 族 一芳 香 族 共 聚 酯 生 物 降 解 机 理 综 述
Re i w n v e o Adv n e e fBi d g a b e Alp tc r m a i p l e t r a c m nto 0 e r da l i ha i-a o tc Co o y se s
de eo m e n pp ia in o" l ai -a o tc c poy se swe e a s r s n e v lp nta d a lc t fai o ph tc r ma i o le tr r lo p e e td. K e w o d :ai hai — r ma i o o y se s i d g a ai n y r s lp tc— o tc c p l e tr ;b o e r d t ;m e h n s ;r ve a o c a im e iw
友 好 材 料 『 6 1 。
扩链剂对PBAT和P34HB生物降解共混物流变和力学性能的影响
前言过度使用不可生物降解的塑料导致全球塑料碎片的积累、环境和生态问题。
用可生物降解的塑料代替传统的聚合物是克服环境问题的方法之一。
聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸共聚二甲酸酯(PBAT)主要来源于化石,是一种商业化的可生物降解的脂肪族芳香族共聚酯。
PBAT具有良好的柔韧性和高加工性等优点,特别适用于软包装材料、餐具和农用地膜。
然而,PBAT的一些缺点,包括低模量、高生产成本和较差的熔体粘弹性,限制了其在许多领域中的应用。
将PBAT与其他具有互补特性的可生物降解聚合物混合,以提高其性能并拓宽应用范围,一直备受关注,并且符合环保和可持续性的概念。
聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是脂肪族聚酯聚羟基链烷酸酯(PHA)家族中的共聚物,由3-羟基丁酸酯(3HB)和4-羟基丁酸酯(4HB)单元组成。
由于P34HB的生物相容性、生物降解性和生物合成性,引起了人们的广泛关注。
因此,将刚度P34HB与韧性PBAT相结合,可以克服每种成分的一些缺点,并获得具有平衡性能的可生物降解混合物。
添加扩链剂被认为是一种易于应用的方法,可以提高熔体强度和机械性能,就像聚合物共混物中的相容剂一样。
在熔融状态下共混过程中使用环氧树脂基团的扩链剂时,会形成嵌段或接枝共聚物,这可以增强共混物中两种组分之间的相容性。
考虑到PBAT和P34HB之间的互补性,以及扩链剂的增容剂效应,本研究采用简单的熔融共混法制备了可生物降解的生物基PBAT/P34HB与环氧树脂扩链剂共混物。
通过流变学、力学和热学实验,研究了环氧树脂基扩链剂的存在和用量对PBAT/P34HB共混物综合性能的影响。
样品制备在复合前,将PBAT和P34HB在50°C的真空烘箱中干燥6h以除去水分。
PBAT 与P34HB的重量比固定为70/30,基于PBAT/P34HB共混物总质量的ADR质量分数设定为0.2、0.5和1 wt%。
使用密炼机混合带和不带扩链剂的PBAT/P34HB共混物。
PBAT的共混改性综述
PBAT的共混改性综述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯.与其它聚合物进行共混改性是改善PBAT基材综合性能的有效手段,同时也是降低该材料价格的重要方式。
为拓展PBAT材料的应用范围,扩大PBAT 的市场需求,有必要利用多种方式对其进行共混改性.1。
PBAT与可降解聚合物共混改性1.1 PBAT与聚乳酸(PLA)共混PLA是一种脂肪族聚酯,其合成原料乳酸可完全由生物法发酵制得,脱离了传统的石油原料,且具有良好的生物相容性、较高的强度;同时PLA具有生物可降解性,最终的降解产物是二氧化碳和水,不会对环境造成污染,这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视,并在日用品以及生物医疗领域中都得到了广泛的应用.然而,PLA虽然具有较高的强度及压缩模量,但是其质硬而韧性较差,缺乏柔性和弹性,极易弯曲变形,抗冲击和抗撕裂能力差,这在一定程度上限制了PLA的使用范围。
同样作为一种生物降解材料,PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韧性,利用PBAT与PLA共混来对其增韧是一种行之有效的方法。
前人用熔融共混法制备了(PLA/PBAT)复合材料,实验表明,PBAT能够抑制PLA的结晶,导致材料断面出现孔洞和凹槽,随着PBAT用量的增多,材料断面孔洞的尺寸会有所增加,这会导致复合材料的拉伸强度下降。
但是,PBAT的柔性链段能有效改善PLA的脆性,当PBAT质量分数为30%时,PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率最大,达到9%,同时,其冲击强度也能够达到5.33kJ/m2。
前人在PBAT与PLA共混的过程中发现,随着PBAT用量的增加,PLA/PBAT 复合材料中两相的相容性变差,这也是PLA/PBAT共混物力学强度不理想的重要原因。
为了进一步提高PLA/PBAT复合材料的性能,扩大其应用范围,前人通常在该共混物中引人增容剂以减小两相界面张力,增大界面结合力,改善共混体系的力学相容性和抗冲击性。
生物降解脂肪——芳香族共聚聚酯
把 汽 车 使 用 的 聚 丙 烯 等 塑 料 的 2 %( 量 比) 5 质 更换 为 生 物 塑料 , 先 首 将 更 换 汽车 内部 的 内装 部件 。帝 斯
一
餐 包 装 、 垃 圾 袋 、 农 用 膜 、 花 盆 等
的生 产 。
免 喷 涂 塑 料 的 应 用 可 消 除 汽 车 车
身 非金 属 件和 金 属件 的 色 差 问 题 ,
芳 香 族 共 聚 聚 酯 产 品 ,并 建立 了规
最 近 ,中石 化 上 海 石 化 公 司和 化
模 化 生 产 装置 , 目前 国 际 市 场销 售 的
对 P T 进 行 改 性 ,开 发 了 以 P T 为 E E
基 础 的 Bima 产 品 , 主 要 用 于 快 o x
共 聚 聚 酯 的 研 究 。 巴 斯 夫 、三 菱 化
学 、 伊 士 曼 、 昭 和 、 杜 邦 以 及 韩 国 的 S 化 学 等 公 司 均 已成 功 开 发 出 脂 肪 K
聚 酯 ,产 品试 用 效 果 良好 ,性 价 比优 势 显著 ,市 场 应用 前 景 非常 广 阔。
通 过 三 元 反 应 性 共 混 制 备 的 新 型
美 国伊 士 曼 公 司 采用 环 乙二 醇 和 间 苯 二 甲酸 为 原 料 , 利 用 P T 技 术 E
开 发 成 功 E sa i 系 列 无 规 共 聚 at r B o
20 0 3年 日 本 三 菱 化 学 与 味 之 素
生物可降解脂肪族-芳香族聚酯的开发与应用
T c n lg e h oo y& Ec n mis i er c e c l o o c n P t h mi as o
第2 卷 6
第5 期
2 1 年 1 月 00 O
生 物 可 降解 脂 肪族 一芳 香族 聚酯 的开发 与应 用
钱 军 程 川 林 生 兵
( 中国.4 海石油化工股份有限公司涤纶事业部 , 04 ) g EI - 2 50 0
摘 要: 以开发环境友好型、 生物质原料可替代 的生物可降解脂肪族聚酯 的开发 与应用 为背景 , 国内外 对
生物可降解脂肪族聚酯研发和生产现状 、 产品特性 、 应用前景进行了阐述 , 明了生物 可降解脂肪族聚酯 因 表 其优 良的性能 、 环境友好和经济性 , 在可弃和限次使用制品等领域具有广 阔的市场应用前景 。
以聚对苯二 甲酸乙二醇酯( E ) P T 为代表的热
塑性 芳香族 聚酯 热性 能稳定 , 力学性 能 优 良 , 于 便 加工 , 价格 低廉 。但芳 香族 聚酯 生物降解 性很 差 。 因此 ,0世 纪 8 2 0年 代 以来 , 少 公 司致 力 于 设 不
料就是通过微生物的生命活动而在一定时间内降 解 。所谓可 降解 通常应 具备 三个特 征 : 一 , 经 第 在 过一 段时 间的使 用后 , 其形态 将发 生重 大改变 ; 第
1 生物可 降解脂 肪族 一芳香 族共 聚酯 的特点
且 P S等 全 脂 肪 族 聚酯 产 品 , 料 成 本 高 , 品 B 原 产 价格居 高不 下 。这 些都 成 了限制脂 肪族 聚酯进 一
步发展 的瓶 颈 。
降解 高分子 材料 的品种 繁多 , 一般说来 , 分 可 为光 降解 和生物 降 解两 种 , 生物 可 降解 高 分 子 材
芳香脂肪族共聚酯的制备和表征
———————————————————————————————— 作者:
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基于对苯二甲酸双酚A酯,对苯二甲酸己二醇酯,乳酸基的芳香/脂肪族共聚酯的制备和表征
摘要:为获得在组织工程方面具有潜在价值并且具有可加工性的高分子聚酯,以对苯二甲酰氯、双酚A、1,6-己二醇及乳酸低聚物为原料,采用直接缩聚方法合成一系列具有生物可降解性的脂肪族/芳香族聚酯-PBHTL。最终得到的聚酯PBHTL采用1H NMR、GPC、DSC、TG、WAXS方法进行表征,得Tg和Td。PBHTL聚酯呈现两段热分解,分别对应聚酯中BAT段,HT段以及乳酸段。由于聚酯链段中嵌有脂肪族柔性链段,因此PBHTL聚酯具有较低的玻璃化转变温度Tg,同时,在生理条件下随着乳酸基和己二醇基的增加,聚酯的水降解性增强。通过生物植入实验及微观现象的初步试验表明该聚酯具有良好的生物相容性。
2、实验部分
2.1原料与合成
对苯二甲酰氯(TPC分析级)
双酚A(BPA分析级)
1,6-己二醇(HDO分析级)上海试剂厂纯化结晶(甲苯和石油醚)
90 %水溶液消旋DL-乳酸逐步加热至200℃,真空恒温4h。这个过程产生α—羟基—ω—羧基预聚乳酸(PLAMw = 4500,Mn=1700, Mw/Mn=2.60)。
2.2共聚酯的合成
该共聚酯的合成方法参照参考文献中所描述的方法,以适当比例的对苯二甲酰氯,1,6-己二醇和双酚A,以及各种含量的聚乳酸。具体步骤如下。
在装有磁力搅拌的火焰干燥反应器中加入4.0606g(20mmol)的对苯二甲酰氯,1.1818g(10mmol)的1,6-己二醇,2.2830g(10mmol)的双酚A和0.0720g(1mmol)的聚乳酸,通入氮气保护。经过30分钟的蒸发,反应器中充满氮气,然后安装鼓泡器。氮气通过鼓泡器进入反应体系。反应混合物被缓慢的加热到100℃,此时观察到有HCl生成。体系粘度变得越来越粘随着体系形成均匀熔化状态。1-2h后反应混合物凝固然后在100℃条件下,保持12h。反应温度升到230℃在常压下保持4h,然后在10mba压力下保持4h。聚合物冷却到20℃,溶于50ml氯仿,在800ml甲醇中沉析分离,过滤收集。白色聚合物在氯仿和甲醇中重新沉淀纯化,然后再40℃真空条件下干燥。
生物可降解PBAT_的合成方法与结构特性及降解机理
有机金属化合物作为缩聚催化剂的条件下进行酯
是在催化剂作用下,经体系内酯化或酯交换反应
化,然后在高温、高真空条件下经缩聚反应制得
PBA 进行酯交换。 该方法的优点是制备得到的
工艺流程短、生产效率高、化学反应时间短等优
得到 PBT 预聚体, 然后再通过熔融缩聚反应与
PBAT,其反应原理如图 1 所示 [7,10] 。 该方法具有
棉签) 、 生 物 医 学 领 域、 工 业 堆 肥 等 领 域。 2020
2030 年其市场规模将增长到 27 亿美元,年复合
增长率高达 8. 9% [8] 。
与不可降解聚合物材料相比,PBAT 在力学
性能、热性能、阻融性能及生产成本等方面的不足
解的聚合物。
生物可降解聚合物是一种绿色环保材料,对
是阻碍其应用的主要障碍。 目前主要通过添加低
聚合物相对分子质量分布较窄、中间产物少、反应
点,但存在反应体系复杂、产品相对分子质量难控
制、反应条件苛刻和副反应多等缺点 [11] 。
C
O ( CH2 ) 4
O
O
][ C
x
( CH2 ) 4
PBAT
O
O
O
OH
1,4- BDO
O
+
[
O
AA
O
HO
OH +
HO
中图分类号:TQ323. 4 文献标识码:A 文章编号:1001- 0041(2023)04- 0057- 06
与 传 统 金 属 相 比, 聚 合 物 材 料 如 聚 丙 烯
界中可实现完全生物降解,其降解终产物为无毒
生物可降解脂肪族聚酯作为支架材料的优势 、不足和改进方法。
生物可降解脂肪族聚酯作为支架材料的优势、不足和改进方法如下:
优势:
1. 生物相容性:脂肪族聚酯具有良好的生物相容性,能够与人体组织相容,减少排斥反应。
2. 可降解性:脂肪族聚酯可以在人体内被分解代谢,不会留下永久性的植入物,减少对人体的长期影响。
3. 力学性能:脂肪族聚酯具有较好的力学性能,能够承受一定的生理压力和拉伸力。
不足:
1. 降解速度:脂肪族聚酯的降解速度可能过快,导致支架在体内无法长时间保持稳定性。
2. 力学性能稳定性:脂肪族聚酯的力学性能可能受到环境因素的影响,如湿度、温度等,导致支架变形或失效。
3. 生物活性:虽然脂肪族聚酯具有良好的生物相容性,但缺乏生物活性,无法与人体组织形成紧密的连接。
改进方法:
1. 调整降解速度:可以通过改变脂肪族聚酯的分子量、结晶度等参数,调整其降解速度,使其在体内能够保持稳定的支撑作用。
2. 提高力学性能稳定性:可以通过改进生产工艺、添加增强剂等方式,提高脂肪族聚酯的力学性能稳定性,使其能够承受更复杂的生理环境。
3. 引入生物活性成分:可以尝试将生物活性成分引入到脂肪族聚酯中,如生长因子、细胞因子等,使其具有更好的生物相容性和生物活性。
脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究
脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究目前,芳香族聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT等,已广泛应用于人们日常生活的各个领域,它们可以制成纤维、饮料瓶、薄膜等材料。
但是这些聚合物在大自然中基本上无法降解,因此带来的“白色污染”是目前人类面临的一个重大灾害,研究可生物降解聚酯就显得十分紧迫。
脂肪-芳香族共聚酯由于具有芳香族聚酯优异的使用及加工性能和脂肪族聚酯的可生物降解性而成为国内外学术界和产业界研究的热点。
本文首先以对苯二甲酸(PTA)、己二酸(AA)、1,4-丁二醇(BG)为基本原料,采用熔融缩聚方法,通过研制新型催化剂,合成制备了一种可生物降解的脂肪-芳香族共聚酯,即聚(对苯二甲酸丁二醇-Co-己二酸丁二醇)(PBAT)共聚酯。
然后,以PBAT合成工艺为基础,又以对苯二甲酸(PTA)、己二酸(AA)、1,4-丁二醇(BG)、乙二醇(EG)为基本原料,合成制备了另一种可生物降解的脂肪-芳香族共聚酯,即聚(对苯二甲酸丁二醇-Co-己二酸丁二醇-Co-对苯二甲酸乙二醇-Co-己二酸乙二醇)共聚酯(PBATE)。
论文对上述材料的物理性能、形态结构、生物降解性能、结晶行为、热性能、流变性能、力学性能等进行了研究。
论文共分两个部分:1、PBAT共聚酯的合成与性能研究。
2、PBATE共聚酯的合成与性能研究。
本文的创新点和研究结果如下:1、本文研制的PBAT共聚酯合成所用复合型催化剂和提出的合成工艺均未见国内外报道。
研制出适合在直接酯化法合成工艺上使用的新型高效复合型催化剂,所制备的PBAT共聚酯切片色相良好,特性粘度高,可生物降解性能优良,产品主要质量指标达到了国外先进技术水平;采用常压低温进行PBAT酯化反应的先进工艺,适于在PTA法聚酯工业装置上推广使用,基于自主研发的PBAT共聚酯材料,通过PBAT共聚酯加工性能的系统评价,发现并证明所研制的PBAT共聚酯产品适合在注塑加工领域应用。
可生物降解脂肪-芳香族共聚酯的结构与性能
对 苯 二 甲 酸 二 甲 酯 ( MT , 学 纯 , 京 兴 津 D )化 北 化 工 厂 生 产 ; ,一 二 醇 ( , B , 析 纯 , 京 14 丁 1 一 D) 分 4 北
关 键 词 : 聚酯 共聚酯 脂肪族 芳香族 生 物 降 解
中图 分 类 号 : T 2 . Q3 34
文献标识码 : B
文 章 编 号 : 10 — 3 62 1)4 0 6 一 4 0 2 19 (0 0 —0 7 O o
塑 料 由 于 价 格 低 廉 及 多 用 途 性 已广 泛 应 用 于 工 农 业 和 人 们 的 日常 生 活 中 ,但 塑 料 使 用 废 弃 后 难 以 自然 降解 , 成 了 “ 色 污 染 ” 由 于 脂 肪 族 聚 造 白 。 酯 易 水 解 .可 被 微 生 物 降 解 成 二 氧 化 碳 和 水 , 因 此 ,前 人 对 脂 肪 族 聚 酯 的 生 物 降 解 进 行 了 广 泛 深
+。 H, C Hc。 ( 2 O c。 十c)O( 9 。 C ) c z C O H4 O 。七
图 1 共 聚 酯 的结 构 式
F g S r cu e o h o l e t r i .1 tu t r ft e c poy se
13 分 析 测 试 -
相 对 分 子 质 量 及 其 分 布 采 用 美 国 Wa r 公 ts e 司 生 产 的 2 8型 凝 胶 渗 透 色 谱 仪 测 试 。 流 动 相 为 0
加 入 反 应 混 合 物 中 , 温 到 10c 反 应 约 3 , 升 8 C, . h 5
不足[1 1, - 限制 了它们 的进 一步应用 。 2 而芳 香族聚酯
『 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 和 聚 对 苯 二 甲 酸 丁 二 酯 如
可降解材料
可降解材料生物降解塑料,顾名思意,就是不同于现在市面上经常使用的聚乙烯类的难降解材料,这种材料可以被微生物讲解而不留下污染环境的物质,而这也是符合绿色化学,保护环境的潮流的。
目前常见的生物降解塑料有聚己内酯(pcl)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)及其共聚物、聚乳酸(pla)、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇(pva)类生物降解塑料、二氧化碳共聚物、聚-β-羟基丁酸酯(phb)、淀粉基全生物降解塑料等,其中二氧化碳共聚物和淀粉基全生物降解塑料被公认为最有发展前景的两类生物降解塑料二氧化碳共聚物就是一种有著非常不好的概念的材料,它采用温室气体co2去制备材料,众所周知co:就是一种温室气体,对全球气候暖化的贡献占到所有温室气体总和的三分之二。
据估计,全世界各种矿物燃料(例如煤、石油和天然气)冷却排放量至大气中的c02量少于24gt/a,引致空气中co:体积分数每年减少约1×10。
6(1999年已超过3.45×10。
4)¨。
j。
此外,高分子材料对石油资源的高度倚赖已经在世界范围内引发广为高度关注,针对全球可持续发展战略的关键性市场需求,原料多元化已经沦为一个关键的发展趋势。
co:不仅就是最主要的温室气体,更是一种取之不尽、用之不竭的廉价化工原料。
以co:工业废气为原料制备高分子材料,不仅可以减低对石油资源的倚赖程度,还能够并使co:变废为宝,同时实现资源利用。
由co:制备的高分子材料具备生物降解性,属环境友好材料,就是目前高分子领域发展最快的品种之一。
一般来说二氧化碳共聚物是co2与环氧化物共聚,co2是典型的惰性物质,具有很高的热力学稳定性,因此需要催化剂进行活化才能参加聚合反应,寻求高效廉价的催化剂是co2共聚的关键。
好的co2共聚催化体系应具备以下基本条件:(1)活性高;(2)副产物少;(3)可获得高的相对分子质量和规整的微观结构;(4)安全无毒;(5)制备工艺简单。
目前中山大学在高效固定co2制备聚甲基乙撑碳酸酯(ppc)及其产业化方面已取得突破性进展,开发的负载型有机羧酸锌类催化剂拥有自主知识产权,其催化效率高于目前文献报道的其他催化剂,使co2聚合物的产业化更易实施。
PBS及其共聚酯生物降解性能的研究进展
PBS及其共聚酯生物降解性能的研究进展可生物降解的高聚物是近年来引起人们极大兴趣的高分子材料之一。
目前,脂肪族聚酯是生物降解材料中最有发展前景的一类高分子材料,包括聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯、聚乳酸,以及由二元酸、二元醇制成的聚酯等。
其中,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种具有良好的热性能、机械性能和加工性能的生物降解脂肪族聚酯。
现阶段对PBS及其共聚酯的研究最为广泛,PBS及其共聚酯的化学结构、分子构成、分子量、结晶度及聚酯的形态等均对其生物降解性能有较大的影响。
文章综述了PBS及其共聚酯的结构、分子量、聚酯形态、熔点、结晶度等和生物降解性能之间的关系。
1 PBS的结构及其降解机理1.1 PBS的结构PBS为白色结晶型聚合物,其密度为1.27 g/cm3,熔点为115℃,结晶化度为30%-60%,结晶化温度为75℃。
其化学结构如图1(略)所示。
1.2 PBS的生物降解机理降解是与形成相反的一个过程,是指大分子化合物经化学反应回归到小分子化合物的过程。
PBS降解的本质是聚合物中化学键的断裂,其中既包括主链中化学键的断裂,又包括支链中化学键的断裂,主链结构中化学键的断裂对聚合物的降解起着决定性的作用。
在PBS分子链中引入较弱的化学键或较易发生化学反应的化学键,则该键较易断裂,聚合物就较易于降解。
反之,则难以降解。
PBS在微生物的作用下可发生降解。
微生物首先侵蚀聚酯的表面,然后由微生物分泌的酶对聚酯中的酯键发生作用使其水解。
酶催化水解聚酯的过程分为以下两步。
第一步,酶起一个醇的作用,可以把该反应看做是PBS聚酯的醇解,产物为酰基酶和聚酯链的一部分;第二步,酰基酶榱水解,产物为聚酯的其余部分和再生的酶。
该酶可被循环利用,如图2所示。
2 PBS的降解研究暨南大学理工学院材料科学与工程系赵剑豪等研究发现:数均分子量为4.8万的PBS,在杂色曲菌酶作用下降解30d,降解率为21%。
Mal-NamKimt采用污泥降解法研究发现:数均分子量约为7万的PBS,降解30 d,降解率约为3%。
脂肪-芳香族共聚酯PBST合成的共酯化工艺
脂肪-芳香族共聚酯PBST合成的共酯化工艺孙永建;吴林波;李乃祥;戴均明【摘要】为利用现有的三釜工业聚酯装置合成脂肪-芳香族共聚酯(PBST),对其共酯化动力学及工艺进行了研究.结果表明,共酯化前期主要是丁二酸(SA)的酯化,后期主要是对苯二甲酸(TPA)的酯化,具有与"平行"酯化相接近的动力学特点;采用共酯化-共缩聚工艺合成PBST具有可行性.温度、醇酸物质的量之比(醇酸比)、催化剂用量对共酯化反应有明显的影响.采用钛酸四丁酯-乙酰丙酮镧[TBT-La(acac)3]双组份催化剂(Ti与La的物质的量比为1),在共酯化温度210℃、醇酸比2、催化剂用量0.1%(摩尔分数)的条件下,共酯化2 h、共缩聚1 h,可制得特性粘数1.2 dL/g、色泽良好的PBST共聚酯树脂.%In order to develop a polymerization technology to produce aliphatic-aromatic copolyester poly(butylene succinate-co-butylene terephalate) (PBST) utilizing 3-autoclave industrial equipment, the kinetics and process of co-esterification of succinic acid (SA), terephthalic acid (TPA) and 1,4-butadienediol (BDO) were investigated in this study. It was found that the esterification of SA mainly occurs at the early stage and that of TPA at the late stage of the co-esterification. The BST co-esterification system exhibits kinetics similar to that of "parallel esterification" estimated from of separate BS and BT esterification systems, and therefore is feasible to be used with successive co-polycondensation to synthesize PBST. It appeared that the reaction temperature, molar ratio of diol to diacid and catalyst amount all have significant impact on the co-esterification reaction. Under the conditions at co-esterification temperature 210℃, molar ratio of diol to diacid 2.0 andcatalyst amount 0.1%(mol), a PBST copolyester with intrinsic viscosity of 1.2 dL/g and satisfactory color was successfully synthesized using binary catalyst system tetrabutyl titanate and lanthanum acetylacetonate or TBT-La(acac)3 (molar ratio of Ti to La was 1).【期刊名称】《化学反应工程与工艺》【年(卷),期】2016(032)001【总页数】5页(P78-82)【关键词】脂肪-芳香族共聚酯;丁二酸;对苯二甲酸;丁二酸丁二醇酯;对苯二甲酸丁二醇酯【作者】孙永建;吴林波;李乃祥;戴均明【作者单位】浙江大学化学工程与生物工程学院,化学工程联合国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院,化学工程联合国家重点实验室,浙江杭州 310027;中国石油化工股份有限公司仪征化纤有限责任公司,江苏扬州255000;中国石油化工股份有限公司仪征化纤有限责任公司,江苏扬州255000【正文语种】中文【中图分类】O633.14脂肪-芳香族共聚酯如聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)在合适的组成范围内可以生物降解,同时具有优良的热、力学性能及加工性,已成功实现了工业化生产。
脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究
脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究最近几十年,随着石油短缺的增加,由再生原料合成的共聚酯开始受到越来越多的关注。
尤其是脂肪族芳香族共聚酯(FTPE),是一种采用双基点定向聚合(DOP)与其他合成技术相结合的复杂共聚酯,具有优异的性能,例如优异的摩擦、抗冲击和耐热性等。
FTPE可以被广泛应用于汽车、家电、医疗、建筑和工业装备等性能要求很高的行业。
相比于传统的石油基聚酯,FTPE具有至少50%的材料成本节约,相比同类产品,耐热性提高了25%。
因此,FTPE 的开发已成为提高工业界性能和经济效益一个重要课题。
为了更好地发挥FTPE的性能优势,需要从实验设计、合成工艺、共聚反应动力学,以及产品性能等多个方面来系统研究FTPE。
例如,实验设计是指调整反应温度、催化剂用量、反应时间和催化剂使用效率等,来进行共聚反应实验。
共聚反应动力学是指对双基点定向聚合反应条件下的分子量变化,以及产物和副产物的结构以及研究产物的分子量分布的研究,从而确定共聚反应的最佳工艺条件。
技术性能研究表明,加入芳醛之后,FTPE产物的抗冲击性、抗拉伸性和贴合性都有显著提高。
针对FTPE共聚酯合成新工艺及性能研究,可以从以下几个方面来加以探究:首先,在酯交换反应梯度聚合中,要根据不同的原料、催化剂和反应物,优化试验条件,提高共聚反应的效率。
其次,要研究合成脂肪族-芳香族共聚酯的共聚反应动力学,以及产物的结构和分子量分布。
最后,通过技术性能测试,可以验证引入芳醛改性后是否能显著提高FTPE产品的摩擦、抗冲击、抗拉伸和耐热性能。
总之,脂肪族-芳香族共聚酯的合成新工艺及性能研究具有很高的价值,从实验设计、合成工艺、共聚反应动力学和技术性能等多个方面对FTPE进行系统研究,可以进一步发挥FTPE的优势性能,为工业界提供更低的成本和更高的性能,以满足不断变化的市场需求。
综上所述,脂肪族芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究具有重要的现实意义,从实验设计、合成工艺、共聚反应动力学、以及产品性能等多个方面系统研究FTPE,可以进一步发挥FTPE的优势性能,以满足不断变化的市场需求。
可降解塑料袋的主要成分
可降解塑料袋的主要成分生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料。
理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。
“纸”是一种典型的生物降解材料,而“合成塑料”则是典型的高分子材料。
因此,生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。
生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。
破坏性生物降解塑料:破坏性生物降解塑料当前主要包括淀粉改性(或填充)聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。
完全生物降解塑料:完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纤维素、甲壳质)或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得,如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。
国内外生物降解塑料现状与发展趋势[编辑本段]从原材料上分类,生物降解塑料至少有以下几种:1.聚己内酯(PCL)这种塑料具有良好的生物降解性,熔点是62℃。
分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。
作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起,或与乳酸聚合使用。
2.聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物以PBS(熔点为114℃)为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。
日本三菱化学和昭和高分子公司已经开始工业化生产,规模在千吨左右。
中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。
目前中科院理化研究所正在筹建年产万吨的PBS生产线、广东金发公司建成了年产1000吨规模的生产线等。
3.聚乳酸(PLA)美国Natureworks公司在完善聚乳酸生产工艺方面做了积极有效的工作,开发了将玉米中的葡萄糖发酵制取聚乳酸,年生产能力已达1.4万吨。
日本UNITIKA公司,研发和生产了许多种制品,其中帆布、托盘、餐具等在日本爱知世博会被广泛使用。
pbat型生物降解地膜参数
pbat型生物降解地膜参数英文回答:Properties of PBAT Biodegradable Mulch Films.Polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is a biodegradable thermoplastic aliphatic-aromatic copolyester. It is a type of bioplastic that is made from renewable resources, such as corn starch or sugarcane. PBAT is biodegradable in soil and water, and it does not release harmful chemicals into the environment.PBAT biodegradable mulch films are made from a blend of PBAT and other biodegradable materials, such as starch or cellulose. These films are designed to break down in soil within a few months, which helps to reduce plastic pollution. PBAT biodegradable mulch films have a number of advantages over traditional plastic mulch films, including:Biodegradability: PBAT biodegradable mulch films breakdown in soil within a few months, which helps to reduce plastic pollution.Permeability: PBAT biodegradable mulch films are permeable to water and air, which helps to prevent waterlogging and root rot.Weed suppression: PBAT biodegradable mulch films suppress weeds by blocking sunlight and moisture.Temperature regulation: PBAT biodegradable mulch films help to regulate soil temperature, which can benefit plant growth.PBAT biodegradable mulch films are a sustainable alternative to traditional plastic mulch films. They help to reduce plastic pollution, improve soil health, and promote plant growth.中文回答:PBAT型生物降解地膜参数。
PBAT及其在环保塑料领域汇总
PBAT及其在环保塑料领域汇总生物可降解塑料是一种特殊类型的塑料,其特点是可被自然界存在的微生物作用而引起降解。
这些塑料在使用后可以分解为无害的物质,从而避免了传统的塑料材料对环境产生的负面影响。
本文将重点介绍一种典型的脂肪族-芳香族共聚酯——聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT),其结构式以及在环保塑料领域的应用。
一、PBAT的结构和制备方法PBAT是一种线性脂肪族-芳香族无规共聚酯,它是由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,通过共酯化、分酯化和串联酯化三种酯化方式制备而成。
PBAT具有较好的生物降解性、热稳定性和加工性能,因此在购物袋、垃圾袋、快递包装袋、保鲜膜等各种膜袋制品中应用广泛。
二、PBAT的环保性能和应用PBAT作为一种生物可降解塑料,具有优良的环保性能。
它可以被微生物分解为水和二氧化碳等无害物质,从而减少了对环境的污染。
同时,PBAT的生产和使用也可以减少对石油资源的依赖,降低能源消耗和碳排放,有助于实现可持续发展。
然而,PBAT的生产成本较高,且性能和加工性能有待进一步提高。
因此,在实际应用中仍需进一步研究和改进,以降低成本和提高性能,从而更好地满足市场需求。
三、PBAT与其他生物可降解材料的共混改性为了改善PBAT的综合性能并降低其应用成本,研究者们采用了添加填料和可降解高分子材料进行熔融共混等方法。
例如,将PBAT与聚乳酸(PLA)进行熔融共混,可以在保证生物降解性的前提下提高PBAT的刚性,使产品获得最佳性能平衡点。
这种共混改性方法为PBAT的应用提供了更广泛的可能性。
四、结论聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)作为一种典型的脂肪族-芳香族共聚酯,具有优良的环保性能和一定的市场应用价值。
然而,其生产成本较高且性能有待进一步提高。
通过添加填料和可降解高分子材料进行熔融共混等方法可以改善PBAT的综合性能并降低其应用成本,为其在环保塑料领域的应用提供了更广阔的发展空间。
干货!PBAT一步法与两步法,哪种工艺更好?
干货!PBAT一步法与两步法,哪种工艺更好?参会送BDO与PBAT手册,详解产能和工艺!12.27广州BDO与PBAT论坛等你来生物降解材料研究院报道,PBAT作为目前全世界产量最大、应用最广泛的全生物降解塑料,是怎么生产出来的?它的制备工艺有哪些,常用的是哪种?行业人士常说的一步法与两步法是怎么区分的,各自有什么优势?本文将对PBAT的生产工艺及各自优缺点进行详解。
什么是PBAT?PBAT是一种脂肪族-芳香族共聚酯,全名为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯,即英文Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)的简写,即其化学结构式为:从化学结构式可知,PBAT是己二酸丁二醇酯(BA)和对苯二甲酸丁二醇酯(BT)的共聚物。
兼具PBA(聚己二酸丁二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的特性,既有较好的力学性能,又有较高的延展性和断裂伸长率,还具有优良的生物降解性。
PBAT具有良好的成膜性,可在各种用途中替代传统高密度聚乙烯薄膜材料,如购物袋、保鲜膜、地膜等。
PBAT可通过吹塑成型、挤出成型和注射成型进行加工,广泛应用于塑料薄膜、包装、片材及发泡材料的生产。
PBAT制备工艺从酯化的方式来说,PBAT的制备有三种酯化方式:共酯化、分酯化和串联酯化。
制备流程图及主要工艺参数如下图1、图2、图3所示。
市场上一般采用第1种和第2种,其中第2种酯化方法——分酯化较为主流,第三种酯化方法少见使用。
但这三种酯化方法,并不是区分一步法和两步法的标准。
从酯化后的步骤来说,PBAT的制备又可分为一步法和两步法。
一步法:传统的五釜一步法,以意大利Novamont公司为代表,优点是相对简单,设备投入较低。
两步法:两步法以德国巴斯夫为代表,与一步法的反应过程是一样的,区别在于缩聚的时间长短及后续是否通过扩链剂来提高分子量。
一步法是直接缩聚成高分子量的PBAT,两步法则是先缩聚成低分子量的PBAT树脂,再加入扩链剂,最终制成高分子量的PBAT,因此两步法在缩聚步骤所需时间更短。
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Ta l S p r t n e fc fc n rf g n r s u e f t r b e4 e a ai fe to e t i e a d p e s r ' e o u d
[ ] 徐根东. 2 影响 FA产 品中 P 酸含量的因素分析 []合成技术 r r J.
压力离 心机 及压 力 过 滤机 是分 离 P T酸 的关 键 设备, 因此 需对 压力 离心 机 母 液管 定期 碱洗 , 力 压 离 心机及 压力过 滤机 定期 切 出 隔离碱 泡 。 以清除在
酸含量超标返料加工的一次不合格率降至 00 %。 .1
5 建 议
() 1 生产过程中, 若过程控制异常 , 工艺人员应 及时将产品切至中间疑似料仓 , 以免污染合格料仓 , 待 加样 分析 合格 后再 送 往大 料仓 。 ’
15万 ta生 产 线 。 . /
20 年 , 本 三菱化学与味之 素公 司合 作 , 03 日 开发 了生物降解聚合 物 G 1 SP
G l 共聚酯 以琥 珀酸和 14丁二醇为原 sP .一
料 , 品性 能与聚烯烃相似 , 0 年三菱化 学将产 能 由原来 3 0 a 产 2 6 0 0t 扩大至 3万 ta 0 / /o
昭和电工的Boee i H 共聚酯生产, n 主要以日 昭和高聚物和韩国 s 本 K化学公司提供脂肪族和脂肪一 芳香族聚酯树脂为原
料, 该产 品主要用于 日 品包装袋 、 用 农用膜 、 锥形交通路标等。
s K化学公司 的 SyG enB p产 品具有类似 L P k re o D E的特性, 可用于膜、 具、 品盘等生产。 餐 食
3 2
聚 酯 工 业
第2 3卷
晶器结壁 或结晶器短路 所引起 的 P ' I酸偏高情况 。
3 4 分离 单元 的定 期作 业 .
产 品品质 及 平 均 粒 径 的趋 势 , 时 进 行 T 及 A料 的掺 混、 调整氢 分 压 、 期 水 冼 等 有 效 手 段 , 年 因 P 定 全 T
中试装置, 产品已批量供应市场。
( 来 稿 郑宁 供 )
际市场销售的商品主要有 6种 品牌。 德国 巴斯夫公 司聚合物研究所 于上世纪 9 O年代 中期成功研发 出商 品名 为 E o e 的 C E型脂肪- cf x l ̄ P 芳香族 共聚酯 ,9 9年 19
建成 8 0 a 中试装置 , 0 年底 又新建一套 6 0 a 0 的 0 2 6 0 0 / 的中试装置 , 0 t 目前合 计产能为 14万 a . 。 美 国伊士曼公 司采用环 乙二 醇和间苯二 甲酸为原料 , 利用 P T 术开发 成功 Es r i E技 aa B t o系列 无规共聚 酯, 英国建成 了 在
4 结论
通过对氧化 T A料 品质 的 控 制 , 制 单 元 根 据 精
及应用 ,0 6,1 ( )5 -4 20 2 ,2 :25 .
[ ] 孙静珉. 3 聚酯工艺[ . M] 北京 : 化学工艺出版社,95 18 .
Co t o y fPT c d c nt n n PTA r duc n r lwa s o a i o e ti po t
2 0 1 ,3)3 -4 0 2,5 ( :03 .
母液管或设备内件上产生的闪蒸 积料 , 从而保证产 品中 酸的含量正常。 实 际生产 中还 发 现 : 同样 工况 下 , 压力 过滤 机去
除P T酸的效 果 也 明 显 强 于 压 力 离 心 机 。2种 分 离 机 的效 果如表 4所 示 。
b u lyc n o o A po u t,m x go A it igein tn s ajs e t f rd c vrg a i es e yq a t o t l f rd cs ii f o nrde ta k , dut n o u t e ep rc i , i r T n T n m op a a tl z
( ) 品品质 跟踪 过 程 中 , 产 品 酸 超 过 内 2产 若 控 制指标 时 , 工艺 人 员需 加样 分 析点样 , 以确保 过程 控 制 中产 品品质合 格 。
参 考文 献 :
[ ] 张卓 绝 , 振新 . T 1 王 P A产 品 中 酸 的控 制 [ ] 聚酯 工业 , J.
杜邦公 司结合 3 种脂肪 族组分对 P T进行 改性 , E 开发 了以 P T为基础 的 B m x产 品, E i a o 主要 用于 快餐 包装、 垃圾袋 、 农用
膜、 花盆等 的生产。
目 , 内 有 中石化上海石化公 司和化工研究院联合研制成功 的生物 降解脂肪- 前 国 仅 芳香族 共聚酯 , 并在上 海石化公 司建成
Ke r s T ; T a i c n e t y wo d :P A P cd; o t n .
生 物 降 解 脂 肪 . 香 族 共 聚 酯 芳
2 O世纪 8 0年代 以来 , 国外多家化工公 司致 力于合 成树脂. 芳香族 共聚 酯的研 究, 并取得 了丰硕 的成果 。 巴斯夫、 三菱化 学、 士曼、 伊 昭和、 邦以及韩 国的 s 杜 K化学等公 司均 已成功开发 出脂肪一 芳香族共 聚酯 产 品, 立了规模 化生产装置 , 前 国 并建 目
a e sterg l p rt n r ltd fcosc nrl rsu ec nr u e n a u m / p es r l r. sw l a h e ua o eai eae a tr o t es r e t fg sa d v c u r o op i rsu efts ie
e e t n P c d c n e t l lo a a y e . e p r o e o o t l n T cd c n e t n P A p o u t i a h e e f c T a i o t n l a s lz d T u p s fc n r l g P a i o t n T r d c s s c iv d o ie n h oi i
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