Globale fremskridt inden for nedbrydelig plastteknologi

Mit lands nedbrydelige plast er i de tidlige stadier af industrialiseringen. Sammenlignet med det traditionelle petrokemiske plastområde er der højere tekniske barrierer. Den industrirelaterede komplette produktion, udstyr, design og udvikling er alt sammen meget vanskeligt. Der er et presserende behov for at udvikle produktrelaterede modifikationsteknologier, og modenheden af ​​forskellige typer af nedbrydelige plastprodukters produktionsprocesteknologier varierer også.
PLA teknologi
PLA's vigtigste synteseteknologier er direkte polykondensation (et-trins metode) og ringåbningspolymerisering (to-trins metode). Modenheden af ​​denne teknologi er lavere end for PBAT. Blandt dem er den direkte polykondensationsmetode (ettrinsmetode) at bruge mælkesyreaktiviteten i nærværelse af et dehydreringsmiddel til at fjerne carboxyl- og hydroxylgrupper, således at mælkesyremolekylerne kondenseres til dannelse af lavmolekylære polymerer, og derefter kondenseres molekylerne direkte ved højtemperaturdehydrering til dannelse af PLA. For det andet er ringåbningspolymerisationsmetoden (to-trins metode) først at syntetisere glycolid ved dehydreringscyklisering af mælkesyremonomerer og derefter polymerisere det omkrystalliserede glycolid for at opnå PLA. Denne metode kan opnå PLA med en høj molekylvægt. På nuværende tidspunkt er de fleste af de projekter, der har opnået industriel produktion, baseret på to-trins teknologi, som er mere moden, har en højere samlet produktmolekylvægt og kan producere mere end 200,000 tons PLA med bedre præstation. Ud fra markedskapacitetens perspektiv er den tekniske PLA-proces i første omgang også blevet åbnet op, og et relativt modent sæt procesproduktionsudstyr er blevet udviklet.
De største vanskeligheder i industriel udvikling er som følger: For det første råvareproblemet. Det er vanskeligt at oprense de højrente, højkvalitets lactidmellemråvarer, der kræves til den indirekte produktionsproces. På nuværende tidspunkt er andelen af ​​laktidimporten relativt stor og er underlagt andre. Samtidig er prisen på råvarer til fermentering af mælkesyre med majs som råvare relativt høj, og den samlede produktionskapacitet er begrænset. For det andet teknologi. Molekylvægten af ​​PLA syntetiseret ved en-trins-mælkesyremetode skal forbedres, og effektive og billige mælkesyreråmaterialer skal udvikles.
PLA-produktionsteknologien og produktionskapaciteten halter åbenlyst bagefter, især produktionsprocessen med lactid som råmateriale.
PBS/PBAT-teknologi
Den industrialiseringstekniske proces af PBAT og PBS er blevet åbnet op, og der er modne sæt af teknisk udstyr industrialiseringsprojekter, og den tekniske modenhed er relativt høj.
PBAT-processen udviklede sig tidligere i udlandet. BASF lancerede den biologisk nedbrydelige plastik PBAT (Ecoflex) i 1998, og den blev hurtigt promoveret. Den nuværende produktionskapacitet er 74,000 t/a. For nylig vil den første fase af det integrerede BASF (Guangdong) projekt bygge 6 nye PBAT-produktionslinjer med en samlet produktionskapacitet på 160,000 t/år (nyheden var forfalsket). Italiens Novamont er verdens første virksomhed til at industrialisere bionedbrydelig plast. I 2004 købte Novamont Eastman Company i USA, Eastar-Bio copolyester bionedbrydelig plastikvirksomhed. Den producerede PBAT kaldes Origo-Bi med en produktionskapacitet på 100,000 t/a.
mit lands PBAT-produktionsteknologi startede sent, men niveauet er ikke bagud. De udbredte teknologier kommer hovedsageligt fra forskningsinstitutioner eller virksomheder som Institut for Fysisk og Kemisk Teknologi ved Det Kinesiske Videnskabsakademi, Tsinghua University, Juyou Chemical og Yizheng Chemical Fiber.
Blandt dem byggede og satte Juyou Chemical den første 10,000-ton PBAT-produktionslinje i Kina i 2012. Markedsandelen for indenlandske PBA-enheder overstiger 90 %. Dets vigtigste procesflow er: råmaterialerne tilsættes kontinuerligt til den første esterificeringskedel til esterificeringsreaktion, og copolyesteroligomererne opnås og går derefter ind i den anden esterificeringskedel for yderligere esterificeringsreaktion. De opnåede esterificerede produkter føres successivt ind i den første og anden polykondensationskedler til polykondensationsreaktion, og endelig opnås et PBAT-produkt med en høj molekylvægt og et smelteindeks på mindre end 5 ved tilsætning af additiver. I lyset af biproduktet tetrahydrofuran (THF), der produceres under produktionsprocessen, bruges tre pakkede tårne ​​til separation og oprensning. Den opnåede THF har høj renhed og kan genanvendes yderligere.
Da PBS, PBT, PBAT, PBSA og PBST tilhører den samme type polyester, bruger (eller har til hensigt at bruge) mange indenlandske bionedbrydelige plastikproducenter PBS-produktionsprocessen udviklet af Institut for Fysik og Kemi under Det Kinesiske Videnskabsakademi til at skifte til produktion af PBS/PBAT. Dens vigtigste PBS/PBAT-synteseproces ligner den for Juyou Chemical, bortset fra at ved at udvikle og bruge et nyt Ti-Si nanokomposit højeffektivt polyestersyntesekatalysatorsystem, elimineres trinnet med at tilføje kædeforlængelseadditiver i produktionslinjen, og PBS/PBAT-produkter med en molekylvægt på mere end 200,000 tons kan fremstilles. Ved at introducere kryogene enheder og lavtemperatur-kryogen teknologi genanvendes reaktionsbiproduktet tetrahydrofuran (THF) og genbruges for at reducere korrosion på udstyret, der opnår nul THF-emissioner for hele enheden og danner en PBS/PBAT produktionsprocespakke med uafhængige intellektuelle ejendomsrettigheder og et komplet sæt af produktions- og anvendelsespatenterede teknologier.
Med hensyn til transformation af eksisterende enheder byggede Yizheng Chemical Fiber verdens første PTA (terephthalsyre) kontinuerlige esterificeringsmetode til PBT-produktion i 1997 gennem teknologiintroduktion. Hovedprocessen omfatter råmaterialeesterificeringsenhed, polykondensationsenhed og additivtilsætningsenhed. Ved at transformere den eksisterende 150,000 t/en PBT-produktionsenhed kan produktionen af ​​PBAT, PBST og PBSA ændres fleksibelt i overensstemmelse med markedets efterspørgsel. I maj 2019 blev den industrielle produktion af to bionedbrydelige plasttyper, PBST og PBAT, med succes realiseret. I oktober 2020 blev den tredje biologisk nedbrydelige plast, PBSA, lanceret.
Indtil videre har de store indenlandske og udenlandske virksomheder og deres produktionsteknologier, der har opnået 10,000 tons PBAT-produktion i stor skala: BASF's 71,000 t/a PBAT-enhed bruger egenudviklet teknologi; Novamonts 100,000 t/a PBAT-enhed bruger teknologien fra det opkøbte American Eastman Company; Kingfa Technologys 60,000 t/a PBSA/PBAT-enhed bruger egenudviklet teknologi; Jinhui Zhaolongs 20,000 t/a PBAT-enhed bruger teknologien fra Institute of Physics and Chemistry ved det kinesiske videnskabsakademi; Hangzhou Xinfus 13,000 t/a PBS/PBAT-enhed bruger teknologien fra Institute of Physics and Chemistry ved det kinesiske videnskabsakademi; Sinopec Yizheng bruger egenudviklet teknologi til at omdanne den eksisterende PBT-enhed til en 30,000 t/a PBAT/PBST-enhed.
Gennem sammenlignende analyse kan det ses, at den indenlandske PBAT-produktionsteknologi er moden. PBAT-produktionsteknologien repræsenteret af Juyou Chemical har fordelene ved kontinuerligt procesflow, effektiv behandling af biprodukter og god produktkvalitet og er blevet bredt promoveret og anvendt. Et-trins produktionsteknologien for PBS/PBAT udviklet af Institut for Fysik og Kemi ved det kinesiske videnskabsakademi har fordelene ved at reducere udstyrsinvesteringer og materialetab. Den vellykkede udvikling af fleksibelt udstyr undgår den begrænsning, at andre produktionslinjer kun kan producere specifikke produkter, kan tilpasse sig markedets efterspørgsel efter forskellige produkter og lægger også grundlaget for, at virksomheder fleksibelt kan reagere på markedsændringer og maksimere fordelene.
Kompositmodifikationsteknologien af ​​PBAT/andre nedbrydelige materialer er kort beskrevet som følger: Polymælkesyre (PLA) har fremragende mekaniske egenskaber og gode nedbrydelige egenskaber. I lyset af manglerne ved dårlige mekaniske egenskaber ved PBAT-materialer, blandes og modificeres PLA og PBAT for at forbedre styrke og elasticitetsmodul, mens PBAT/PLA-kompositmaterialer bevarer gode nedbrydelige egenskaber. Et nedbrydeligt kompositmateriale af PBAT og stereokomposit polymælkesyre (sc-PLA) blev fremstillet ved smelteblanding. Efter at PBAT og sc-PLA er blandet, dannes en permeationsnetværksstruktur af sfæriske fyldstoffer i blandingen, som viser højere flydespænding og modul. For yderligere at forbedre de mekaniske egenskaber af PBAT/PLA-kompositter er det nødvendigt at forbedre kompatibiliteten af ​​PBAT og PLA.
Biologisk nedbrydelige emballageposer fremstillet af PLA+PBAT kan under visse forhold nedbrydes til vand og kuldioxid uden forurening af miljøet.