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“白色污染”愈演愈烈 PBAT材料產業前景向好

楊慧明 2019-02-12 9134 185

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如今“白色污染”問題愈加嚴重,PBAT作為良好的生物降解材料,兼具PBA與PBT的特性,具有熱穩定性好及力學性能優良的特點,在生物降解材料領域的研究中較為活躍,同時也受到市場的歡迎。

  摘要:如今“白色污染”問題愈加嚴重,PBAT作為良好的生物降解材料,兼具PBA與PBT的特性,具有熱穩定性好及力學性能優良的特點,在生物降解材料領域的研究中較為活躍,同時也受到市場的歡迎。

  PBAT作為生物降解材料的一種,符合“EN13432”國際通用評價標準(主要內容為:在相對濕度70%,溫度60℃條件下,進行有氧堆肥,在180天之內,相對棉纖維素,材料的生物降解率要達到90%以上),對解決“白色污染”問題有著重要意義。

  PBAT性能優秀 國內生產條件良好

  PBAT作為優良的生物降解材料,兼具脂肪族聚酯的良好降解性以及芳香族聚酯的優異力學性,不僅具有較好的延展性及斷裂伸長率,還具有良好的耐熱性及沖擊性能,在廢棄后可以降解為水及二氧化碳,環保作用突出。從表1來看,PBAT具有耐熱性能高,成膜性能良好,韌性好,耐水解性高等優點。與PBS相比,雖然開發時間晚于PBS,但本身性能優于PBS,因此實際用量較PBS大。最早開發PBS及PBSA技術的日本昭和已停止生產該產品。

  表1 PBAT 和主要可降解塑料的性能對比

 PBAT 和主要可降解塑料的性能對比

  (五度易鏈行研中心)

  目前國內發展PBAT的原料條件良好。PBAT 主要原料是PTA 、1,4-丁二醇以及己二酸。PTA方面,2017 年底,PTA 年產能約為5000萬噸,產量約為3500萬噸,其下游需求略低于產量,目前行業處于生產能力過剩階段; 1,4-丁二醇方面,2017年我國產能為247.5 萬t /a,但產量僅為193 萬t /a,目前行業同樣產能過剩。此外,2017 年我國己二酸產能約248萬噸,產量為149萬噸,工廠也處于難以滿負荷開工的狀態。基于上述數據以及我國這三類產業的發展情況,可以認為PBAT發展的原料條件良好,PBAT 的發展有助于改善上游產業產能過剩的問題。

  不僅是原料條件良好,其生產和運用條件也較為成熟。PBAT的生產裝置和PBT、PET及PBS的生產裝置在聚合反應、真空系統、熔體輸送、處理系統、熱媒系統等方面存在諸多相似,工程轉化的互通性良好。中國昆侖工程公司在PET、PBT、芳綸、氨綸等高分子聚合領域具有豐富的研發和設計經驗,具備較好的PBAT 產業工程化能力。目前國內50 萬t /a PET 裝置已經實現國產化,高黏度聚合反應器等關鍵設備均可在國內制造,大型聚合設備的制造、檢驗及施工安裝也已有成熟的經驗和程序,可為PBAT 產業化提供借鑒。此外,由于PBAT材料的分子熱穩定性高、降解速度低以及分子空間大,可以與其它分子共混;同時分子鏈具有良好的柔性,因此PBAT材料向柔性發展,側重于多品種切換,市場表現良好,特別是作為生物降解地膜的專用料方面表現突出。PBAT生物降解地膜在覆膜40天后韌性逐漸降低,60天后開始降解,140 天左右實現降解,少量碎片殘留會與土壤粘連,基本對下季作物田間作業無影響。

  國內PBAT技術發展良好 行業集中度高

  目前國內主要進行PBAT材料研究的有中科院理化技術研究所、中科院化學研究所、藍山屯河公司、清華大學、江南大學等。其中中科院理化技術研究所針對國外全生物降解脂肪族聚酯產品生物安全性低的問題,研究出了成本低、力學性能高、生物安全性良好的PBAT材料,可替代不降解塑料,緩解“白色污染”,形成了具有自主知識產權的PBAT 生產工藝包及成套生產及應用專利技術。目前

  中科院理化技術研究所授權鑫富藥業、匯盈新材料、金暉兆隆新材料和悅泰生物新材料等公司進行PBAT材料的生產,產品質量優良。中科院化學研究所不斷進行技術整合、工藝設計、結構調整,目前也掌握了穩定的PBAT材料生產工藝,并通過中國塑料加工工業協會、全國農業技術推廣服務中心組織的完全生物降解地膜農田試驗。此外,藍山屯河公司也通過自主研發,實現了PBAT材料的生產。

  全球PBAT產能最大的公司為BASF,目前產能為7.4萬噸/年。我國PBAT材料產業化發展速度快,行業內企業集中度高。目前金發科技每年產能為3萬噸、金暉兆隆每年產能為2萬噸、億帆鑫富每年產能為1.2萬噸,藍山屯河每年產能為0.8萬噸。目前全球PBAT市場需求旺盛,由于PBAT價格較高,國內產品主要用于出口。隨著歐洲市場的需求量的逐步增加,未來幾年國內PBAT材料的產能有望逐步提升。 

  表2 2017 年我國主要PBAT材料生產公司產能

2017 年我國主要PBAT材料生產公司產能

  (五度易鏈行研中心)

 表3  目前市場生物降解PBAT樹脂力學性能對比

 目前市場生物降解PBAT樹脂力學性能對比

  (五度易鏈行研中心)

  結語

  PBAT作為性能良好的環保材料,可以降低石油資源消耗,緩解“白色污染”,對我國可持續發展具有重要意義。目前我國PBAT的生產具備良好的原材料條件和生產條件,國內技術發展良好,行業集中度高,潛在市場大,產業化前景好。

 

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