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聚丁二酸丁二醇酯BS的降解研究

聚丁二酸丁二醇酯BS的降解研究
聚丁二酸丁二醇酯BS的降解研究

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的降解研究

摘要

PBS(聚丁二酸丁二醇酯)由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得,树脂呈乳白色,无嗅无味,易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢,最终分解为二氧化碳和水,是典型的可完全降解的生物降解性的聚酯塑料。本文简述了PBS 的基本特性、降解机理和制备方法,对各种PBS 基生物降解材料的特性进行了分析,介绍了PBS 基生物降解材料的研究进展。

关键词

聚丁二酸丁二醇酯;PBS 基生物降解材料;降解机理;聚酯塑料

Progress of Study on PBS-Based Biodegradable Materials

Abstract:PoIy( butyIene succinate) are poIyesters with outstanding biodegradabiIity, odorless and tasteless. easying to be decomposited by natural kinds of microorganisms or animal or plant enzyme. This reviewintroduced basic properties,degradation mechanism and preparation methods of poIy(butyIene succinate)as weII as the character of various PBS - based biodegradabIe materiaIs. DeveIopment trends and appIications ofPBS base biodegradabIe materiaIs were described.

Key words:PoIy(butyIene succinate);PBS-based biodegradabIe materiaIs;Biodegradation

前言

可生物降解高分子材料是当前最受人注目的一类生物材料,脂肪族聚酯作为一类重要的化学合成可生物降解高分子,目前研究应用最为广泛,包括聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯以及它们的共聚物等,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是上世纪90年代初开发的一类新型生物可降解塑料,是以二元醇酸为原料通过化学工艺聚合而成的脂肪族聚酯,与其他聚酯相比,具有成本低、力学性能好(介于聚乙烯和聚丙烯之间)和加工性能优异(可在聚乙烯的加工设备上进行加工成型)等优点,它是目前研究的各种可降解高分子材料中最具有成本优势和大规模工业化条件的一种,可望在传统塑料的替代过程中发挥重要的作用。

本文主要研究脂肪族聚酯的生物降解情况,简要介绍 PBS及其共聚酯的物理特性、生物降解机理、降解的影响因素、PBS的应用及发展的一些情况。

一、PBS的一些特性

表l 和表2 给出的Bionoie 基础物性和力学性能数据表明,Bionoie 与低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)的基础物性和力学性能相近,特别是从拉伸、弯曲、冲击特性等角度而言,Bionoie 具有作为结构材料所应有的基本特性

表 1

表2

二、降解机理研究

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健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,其反应机理如下:

PBS的生物降解影响因素

高分子量的PBS聚合物端基数目少,而由微生物参与的聚合物降解主要是由端基开始的,所以高分子量的聚酯降解速率相对较低。

PBS形态对降解速率有较大的影响,降解速率为:PBS粉末>PBS片>PBS颗粒。PBS的比表面积越大,单位面积上其分子链与酶作用的位点也就越多。有较大比表面积的PBS粉末表现出更快的降解速率。

脂肪族共聚酯的影响:PBSA(聚丁二酸/己二酸一丁二醇酯),PBSA比PBS降解速率快的原因与PBSA的熔点下降和结晶度的降低有关。熔点下降,分子间作用力变小,微生物容易攻击并切断分子链,所以降解性能提高;由于降解首先发生在非晶区,所以,结晶度降低,降解速度加快。

芳香族共聚酯的影响:由于苯环结构的存在,共轭体系的加大,芳香族聚酯中酰基碳的空间阻力增大、正性下降,使芳香族聚酯发生水解、生物降解等反应的速度下降,所以,芳香族聚酯是聚酯家族中降解速度最慢的一类。对PBS基芳香族共聚酯而言,在芳香二元酸含量较低时,结晶度起主要作用,随着芳香二元酸含量的增加,结晶度降低,生物降解性提高;当芳香二元酸的含量增大到一定程度时,芳香二元酸起了主导作用,芳香二元酸含量继续增加,降解性下降。

聚酯在不同的pH条件下的降解

2.3.1 聚酯在水溶液中的降解机理

降解反应为双分子亲核取代反应,反应分两步进行,第一步决定最终反应的速度,第一步反应是由亲核试剂水分子中氧原子上的孤电子对进攻酯基中带部分正电荷的碳完成的。由于第一步反应中的水是弱的亲核试剂,所以PBS在纯水中的降解速度很缓慢。

PBS属脂肪族聚酯,其降解机理与所有聚酯的降解机理相同,,在纯水中的降解机理如下:

2.3.2 酸对酯的降解有催化作用

酸对酯的降解有催化作用,酸催化降解的第一步是酰基氧原子首先质子化,从而使酯基中碳原子的正性增大,更易与亲核试剂结合,即使弱的亲核试剂也可以与它发生作用,聚酯在酸催化下的降解机理如下

2.3.3碱对酯的降解有催化作用

碱催化时,碱性溶液提供的氢氧根离子是一种强的亲核试子和醇,不能再进行酯化反应,所以碱催化下的降解反应能进行剂,容易攻击酯基碳原子,聚酯在碱性溶液中生成的是羧酸根离到底,聚酯在碱催化下的降解机理如图下:

三、PBS 的应用及产业化发展

PBS是国际上公认的可完全生物降解的聚合物,在自然条件下可100%分解成H2O和CO2,不会给生态环境带来“白色污染”。大力发展PBS可降解塑料及其相关产业,是治理塑料废弃物对环境污染及缓解石油资源矛盾的有效途径之一。

PBS的应用

日本昭和公司生产的商品名为Bionole 的PBS可以制作各种包装材料。德国APACK公司开发了PBS 降解塑料薄膜,可用于生产食品包装袋,并且密封性好,有利于食品保质期的延长。

PBS的产业化发展

近年来,欧美发达国家特别重视生物可降解性塑料的发展,投入了大量的人力物力加快其产业化进程。据巴斯夫公司预测:生物降解塑料需求的年增长率大于20%。在欧洲,消费量已从2001年2万t增加到2005年11万t,到2015年,消费量将增加到约100万t。20世纪90年代中期,日本昭和高分子公司采用异氰酸酯作为扩链剂,对传统缩聚合成得到的低相对分子质量PBS进行改性处理,制备出了相对分子质量可达200 000的高相对分子质量PBS,从而拓展了PBS材料的应用范围,加快了其市场化进程。目前,国际上进行PBS工业化生产的主要有美国伊士曼公司(年产量15 000 t)和日本昭和高分子公司(年产量5 000 t)等。

结论

通过了解可知生物降解高分子材料是当前最受人注目的一类生物材料,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是上世纪90年代初开发的一类新型生物可降解塑料。

本文主要研究了脂肪族聚酯的生物降解情况,简要介绍 PBS及其共聚酯的物理特性、生物降解机理、降解的影响因素、PBS的应用及发展的一些情况。PBS在微生物的作用下可发生降解,其降解速率受到多个因素的影响主要有:分子量、PBS形态、分子间的作用力、PH的影响等等,另外可知PBS的未来应用及产业发展会是很好的,可以缓解生态污染、资源紧缺问题

主要参考文献

[1]张昌辉,寇莹,翟文举.PBS及其共聚酯生物降解性能的研究进展[J].塑料。2009,38(1):38-40.

[2]测定可降解塑料需氧生物分解性的标准测试方法vs].ASTMD520-91.

[4]Fujimaki T.Polym.Degrad.Stab.,1998,59:209 214.

[5]李忠明,谢邦互,杨鸣波,等.用基本断裂功表征聚合物的韧性[J].中国塑料,2002,16(6):1—8.

[6] 熊凯,张敦福。王炼石,等.EPDM/MMA—St—An悬浮接枝共聚合反应行为与AEMS冲击性能的研究[J].塑料,2008,37(3):18—20.

[8]卢洋,段宏。原晓城,等.EPDM配合体系的研究[J].橡胶工业,2006,53(7):414—416.

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业现状及技术进展

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业现状及技术进展

1、PBS 的结构、性能与应用 PBS的全称为聚丁二酸丁二醇酯,是一种脂肪族聚酯,其结构单元为丁二酸与丁二醇形成的酯,其分 子式: HO-[ CO-( CH 2) 2 -CO-O-( CH 2 ) 4 -O]n-H ,PBS分子链较柔软,且熔点较低。PBS于20世纪90年代进入材料研究领域,并迅速成为广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究的热点材料之一。其优异性能主要表现在以下几个方面: (1) 加工性能。PBS 的加工性能非常好,可在通用加工设备上进行注塑、挤出和吹塑等各类成型加工,同时也可共混碳酸钙、淀粉等填充物,降低成本。(2) 耐热性能。PBS 具有出色的耐热性能,是完全可生物降解聚酯中耐热性能最好的品种,热变形温度接近100℃,改性后可超过100℃,满足日常用品的耐热需求,可用于制备冷热饮包装和餐盒。 (3) 力学性能。与其他生物降解塑料相比,PBS 力学性能十分优异,具有与许多通用树脂如聚乙烯、聚丙烯相近的力学性能。 (4) 降解性能与化学稳定性。PBS 在正常储存和使用过程中性能非常稳定,只在堆肥、土壤、水和活化污泥等的环境下会被微生物和动植物体内的酶分解为二氧化碳和水。

由于PBS 有上述良好的性能,使它在很多方面都有着非常重要的用途。首先它可用于包装领域,主要有垃圾袋、食品袋、各种冷热饮瓶子和标签等。由于PBS 良好的成膜性,另一个重要应用是作为农林业中的农用薄膜,以及各种种植用器皿和植被网等。其次,在PBS中添加滑石粉、碳酸钙等还能制成各种成型制品,被用于日用杂品。与PET 类似,PBS 还可作为纺织材料纺丝加工。此外,由于具有生物相容性和可降解性,PBS 还可应用于医用制品中的各种人造材料如人造软骨、缝合线、支架等。 2、PBS 的工业化生产 2.1 国外PBS 产品 早在上世纪30 年代,Carothers 就已经成功制备出了PBS,但由于受当时工艺条件的限制,制得的PBS 分子量小于5000,无法用作实际材料。直到上个世纪90 年代,随着人们对脂肪族生物降解材料的研究逐渐深入,满足实际应用要求的高分子量的PBS 才被开发成功。日本昭和高分子公司于1993 年建立了一套年产3000 吨PBS 及其共聚物的半商业化生产装置,其系列产品以“Bionolle”的商品名面世( 中文名: 碧能) ,这是世界上首个商业化的PBS 树脂。Bionolle 是一种结晶型热塑性塑料,分子量从几万

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业现状及技术进展

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业现状及技术进展

1、PBS 的结构、性能与应用 PBS的全称为聚丁二酸丁二醇酯,是一种脂肪族聚酯,其结构单元为丁二酸与丁二醇形成的酯,其分子式: HO- [ CO-( CH2) 2-CO-O-( CH2 ) 4-O] n-H ,PBS分子链较柔软,且熔点较低。PBS于20世纪90年代进入材料研究领域,并迅速成为广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究的热点材料之一。其优异性能主要表现在以下几个方面: (1) 加工性能。PBS 的加工性能非常好,可在通用加工设备上进行注塑、挤出和吹塑等各类成型加工,同时也可共混碳酸钙、淀粉等填充物,降低成本。 (2) 耐热性能。PBS 具有出色的耐热性能,是完全可生物降解聚酯中耐热性能最好的品种,热变形温度接近100℃,改性后可超过100℃,满足日常用品的耐热需求,可用于制备冷热饮包装和餐盒。 (3) 力学性能。与其他生物降解塑料相比,PBS 力学性能十分优异,具有与许多通用树脂如聚乙烯、聚丙烯相近的力学性能。 (4) 降解性能与化学稳定性。PBS 在正常储存和使用过程中性能非常稳定,只在堆肥、土壤、水和活化污泥等的环境下会被微生物和动植物体内的酶分解为二氧化碳和水。

由于PBS 有上述良好的性能,使它在很多方面都有着非常重要的用途。首先它可用于包装领域,主要有垃圾袋、食品袋、各种冷热饮瓶子和标签等。由于PBS 良好的成膜性,另一个重要应用是作为农林业中的农用薄膜,以及各种种植用器皿和植被网等。其次,在PBS中添加滑石粉、碳酸钙等还能制成各种成型制品,被用于日用杂品。与PET 类似,PBS 还可作为纺织材料纺丝加工。此外,由于具有生物相容性和可降解性,PBS 还可应用于医用制品中的各种人造材料如人造软骨、缝合线、支架等。 2、PBS 的工业化生产 2.1 国外PBS 产品 早在上世纪30 年代,Carothers 就已经成功制备出了PBS,但由于受当时工艺条件的限制,制得的PBS 分子量小于5000,无法用作实际材料。直到上个世纪90 年代,随着人们对脂肪族生物降解材料的研究逐渐深入,满足实际应用要求的高分子量的PBS 才被开发成功。日本昭和高分子公司于1993 年建立了一套年产3000 吨PBS 及其共聚物的半商业化生产装置,其系列产品以“ Bionolle ”的商品名面世(中文名: 碧能),这是世界上首个商业化的PBS 树脂。Bionolle 是一种结晶型热塑性塑料,分子量从几万到几十万,玻璃化转变温

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业现状及技术进展

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业 现状及技术进展 1、PBS 的结构、性能与应用 PBS的全称为聚丁二酸丁二醇酯,是一种脂肪族聚酯,其结构单元为丁二酸与丁二醇形成的酯,其分子式: HO- [ CO-( CH2) 2-CO-O-( CH2 ) 4-O] n-H ,PBS分子链较柔软,且熔点较低。PBS于20世纪90年代进入材料研究领域,并迅速成为广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究的热点材料之一。其优异性能主要表现在以下几个方面: (1) 加工性能。PBS 的加工性能非常好,可在通用加工设备上进行注塑、挤出和吹塑等各类成型加工,同时也可共混碳酸钙、淀粉等填充物,降低成本。 (2) 耐热性能。PBS 具有出色的耐热性能,是完全可生物降解聚酯中耐热性能最好的品种,热变形温度接近

100℃,改性后可超过100℃,满足日常用品的耐热需求,可用于制备冷热饮包装和餐盒。 (3) 力学性能。与其他生物降解塑料相比,PBS 力学性能十分优异,具有与许多通用树脂如聚乙烯、聚丙烯相近的力学性能。 (4) 降解性能与化学稳定性。PBS 在正常储存和使用过程中性能非常稳定,只在堆肥、土壤、水和活化污泥等的环境下会被微生物和动植物体内的酶分解为二氧化碳和水。

到几十万,玻璃化转变温度为-45 ~-10 ℃,熔点为90 ~120 ℃,耐热温度接近100℃,具有良好的力学性能和加工性能,其制品包括农用薄膜、垃圾袋、发泡材料等。然而Bionolle 系列PBS 的生产过程中需要用到二异氰酸酯作扩链剂来提高分子量,由于二异氰酸酯的毒性较大,限制了其产品在医用材料、食品包装、一次性餐具等领域的应用,时至今日,Bionolle 已经扩大为多个品种和牌号的一类产品。从1998 年开始,德国巴斯夫就推出了自己的完全可降解聚酯商品Ecoflex ,主要为脂肪族和芳香族的共聚酯,还可以与淀粉进行共混,提高降解性。美国伊士曼( Eastman) 公司以商标Eastar Bio 生产了一系列共聚酯产品。杜邦公司也拥有商标为Biomax 的降解聚酯塑料产品。另外还有日本的三菱化学Mitsubishi 、韩国的SKChemical 和Ire Chemical 等均可生产PBS,商品名分别为GS pla ,Skygreen 和EnPol,其中三菱化学宣称开发的是基于生物技术的PBS 生产技术,因其原料丁二酸从植物淀粉中提取。 2.2 国内产业化历程 国内的PBS 研究和产业化起步较晚,但发展速度较快。在这方面,中科院理化研究所工程塑料国家工程研究中心和清华大学走在了前列。2006 年,安徽安庆和兴化工公司依托清华大学技术建成年产3000 吨挤出、注塑级的

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的合成研究

本科生学年论文 题目聚丁二酸丁二醇酯的合成研究 学生姓名刘朋坤 所在院系化学化工系 专业班级化学工程与工艺 学号 2010223334 指导教师(职称)寇莹 日期 2012年 5 月日

聚丁二酸丁二醇酯的合成研究 摘要:以丁二酸与丁二醇为原料,通过熔融缩聚法合成聚丁二酸丁二醇酯。通过HDI 进 行扩链改性,改善其降解性能与力学性能。实验结果表明,扩链产物结晶度下降、拉伸强度得到提高。 关键词:聚丁二酸丁,二醇酯;高分子量;扩链改性

Gather succinic acid synthesis of butyl glycol esters Abstract: the succinic acid and butyl glycol as raw material, through the molten polycondensation succinic acid synthesis method of clustering butyl glycol esters. Through the HDI for extender chain modification, improve its degradation property and mechanical properties. The experimental results show that extender chain product drop, tensile strength, crystallinity was improved. key words:gather succinic acid, cubed diol esters; High molecular weight; Extender chain modification

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业现状及技术进展

1、PBS 的结构、性能与应用 PBS的全称为聚丁二酸丁二醇酯,是一种脂肪族聚酯,其结构单元为丁二酸与丁二醇形成的酯,其分子式: HO-[ CO-( CH2)2-CO-O-( CH2 )4-O]n-H ,PBS分子链较柔软,且熔点较低。PBS于20世纪90年代进入材料研究领域,并迅速成为广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究的热点材料之一。其优异性能主要表现在以下几个方面:(1) 加工性能。PBS 的加工性能非常好,可在通用加工设备上进行注塑、挤出和吹塑等各类成型加工,同时也可共混碳酸钙、淀粉等填充物,降低成本。 (2) 耐热性能。PBS 具有出色的耐热性能,是完全可生物降解聚酯中耐热性能最好的品种,热变形温度接近100℃,改性后可超过100℃,满足日常用品的耐热需求,可用于制备冷热饮包装和餐盒。 (3) 力学性能。与其他生物降解塑料相比,PBS 力学性能十分优异,具有与许多通用树脂如聚乙烯、聚丙烯相近的力学性能。 (4) 降解性能与化学稳定性。PBS 在正常储存和使用过程中性能非常稳定,只在堆肥、土壤、水和活化污泥等的环境下会被微生物和动植物体内的酶分解为二氧化碳和水。 由于PBS 有上述良好的性能,使它在很多方面都有着非常重要的用途。首先它可用于包装领域,主要有垃圾袋、食品袋、各种冷热饮瓶子和标签等。由于PBS 良好的成膜性,另一个重要应用是作为农林业中的农用薄膜,以及各种种植用器皿和植被网等。其次,在PBS中添加滑石粉、碳酸钙等还能制成各种成型制品,被用于日用杂品。与PET 类似,PBS 还可作为纺织材料纺丝加工。此外,由于具有生物相容性和可降解性,PBS 还可应用于医用制品中的各种人造材料如人造软骨、缝合线、支架等。 2、PBS 的工业化生产 2.1 国外PBS 产品 早在上世纪30 年代,Carothers 就已经成功制备出了PBS,但由于受当时工艺条件的限制,制得的PBS 分子量小于5000,无法用作实际材料。直到上个世纪90 年代,随着人们对脂肪族生物降解材料的研究逐渐深入,满足实际应用要求的高分子量的PBS 才被开发成功。日本昭和高分子公司于1993 年建立了一套年产3000 吨PBS 及其共聚物的半商业化生产装置,其系列产品以“Bionolle”的商品名面世( 中文名: 碧能) ,这是世界上首个商业化的PBS 树脂。Bionolle 是一种结晶型热塑性塑料,分子量从几万到几十万,玻璃化转变温度为-45~ -10℃,熔点为90 ~ 120℃,耐热温度接近100℃,具有良好的力学性能和加工性能,其制品包括农用薄膜、垃圾袋、发泡材料等。然而Bionolle 系列PBS 的生产过程中需要用到二异氰酸酯作扩链剂来提高分子量,由于二异氰酸酯的毒性较大,限制了其产品在医用材料、食品包装、一次性餐具等领域的应用,时至今日,Bionolle 已经扩大为多个品种和牌号的一类产品。从1998 年开始,德国巴斯夫就推出了自己的完全可降解聚酯

聚丁二酸丁二酯的研究进展

聚丁二酸丁二酯的研究进展 徐久升 摘要:主要介绍了聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 的化学合成技术,包括直接酯化法、酯交换法和扩链法等的情况。而且综述PBS 在改性技术方面( 包括PBS 基脂肪族共聚酯和PBS 基共混复合物等改性技术) 的进展。最后展望了PBS 的应用和发展前景。 关键词:聚丁二酸丁二醇酯;合成;改性;应用 Research Progress of Poly(butylene succinate) Xu Jiusheng Abstract :The chemical synthesis technology of poly(butylene succinate)(PBS),include the direct esterification method,ester exchange method and chain extension method etc. were mainly introduced. The progress of PBS in modification technology(includingaliphatic copolyester based on PBS and PBS matrix composites etc modified technology) was also prospected. Finally,the present status of application and foreground in the research field was outlined. Keywords :poly(butylene succinate) ;synthesis ;modification ;application 目前,越来越多的高分子材料进入了生产和生活等各个领域,包括包装材料、医用材料、温室建筑、科学研究用特种装置、覆盖薄膜,航天设备和仪器、从工业领域到农业领域等均有应用,已成为现代社会生活中不可缺少的材料。高分子材料由于原料来源丰富,品种繁多,综合性能优异、价格低廉、易成型加工等特性而用途广泛,因此在材料领域中的地位日益突出,增长最快。高分子材料的发展历史虽然不足百年,但是发展却相当迅速,若按体积计,目前,其世界年产量已经超过金属类,成为最重要的材料品种之一。另一方面,随着地球上石油资源的逐渐减少,这也迫使人类不断寻找一种新型且来源丰富的高分子材料来代替现在使用的由石油资源得到的高分子材料。因此,越来越多新型高分子材料的使用,有效地降低了人类对日益减少的不可再生资源的依赖。另外,这种以石油为基础合成的高分子材料,由于其优良的稳定性,导致了它在自然界中的分解时间过长或有的甚至根本不分解,其中含有的有毒有害物质对环境造成了严重甚至不可逆的污染,如残弃的塑料膜存在于土壤中阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收,使土壤透气性降低导致农作物减产;动物食用残弃的塑料膜后会造成肠梗阻而死亡;流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维渔网和钓线已对海洋生物造成了相当的危害,这些都已经成为倍受关注的全球性问题,因此迫切需要研制对环境友好的由可再生资源制备的材料。随着人们日益对环保问题的重视,可生物降解且具有良好经济性的聚合物材料引起人们极大的兴趣。据统计,2012 年全世界可生物降解塑料的需求量达到28 万t,北美、欧洲、亚洲市场对生物降解塑料的需求量将以每年15% 的 速度增长,到2017 年需求量将达到55 万t/a。生物降解聚合物中有一大类是脂肪族聚酯,这类聚酯的主要品种有聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚乳酸(PLA) 和聚羟基酪酸(PHB) 等。在这些材料中,目前研究较多且已经有一定生产规模的是PLA,如美国卡基尔·道聚合物公司和日本的三菱树脂公司都有了较大规模的PLA 生产线。PBS 于20 世纪90 年代进入材料研究领域,并迅速成为可广泛推广应用的通用型完全生物降解塑料研究的热点材料之一,与PCL,PHB,聚羟基脂肪酸酯(PHA) 等降解塑料相比,PBS 具有价格低廉、力学性能优异等特点;而与价格接近的PLA 相比,PBS 又具有加工方便,可适应目前常规的塑料加工工艺,耐热性能好的特点,其热变形温度可以超过100℃(PLA 的耐热变形温度只有60℃左右)。而且PBS联系人:杨金明,硕士,工程师,主要从事高分子材料加工与改性工作。 合成的原料来源既可以是石油资源,又可以通过生物质资源发酵得到,因此引起了科技和产

聚丁二酸丁二醇酯PBS的产业现状及技术进展

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的产业现状及技术进展.

1、PBS 的结构、性能与应用 PBS的全称为聚丁二酸丁二醇酯,是一种脂肪族聚酯,其结构单元为丁二酸与丁二醇形成的酯,其分子式: HO- [ CO-( CH)-CO-O-( CH 222)-O]n-H ,PBS 分子链较柔软,且熔点较低。PBS于420世纪90年代进入材料研究领域,并迅速成为广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究 的热点材料之一。其优异性能主要表现在以下几个方面: (1) 加工性能。PBS 的加工性能非常好,可在通用加工设备上进行注塑、挤出和吹塑等各类成型加工,同时也可共混碳酸钙、淀粉等填充物,降低成本。 (2) 耐热性能。PBS 具有出色的耐热性能,是完全可生物降解聚酯中耐热性能最好的 品种,热变形温度接近100℃,改性后可超过100℃,满足日常用品的耐热需求,可用于制备冷热饮包装和餐盒。 (3) 力学性能。与其他生物降解塑料相比,PBS 力学性能十分优异,具有与许多通用树脂如聚乙烯、聚丙烯相近的力学性能。

(4) 降解性能与化学稳定性。PBS 在正常储存和使用过程中性能非常稳定,只在堆肥、土壤、水和活化污泥等的环境下会被微生物和动植物体内的酶分解为二氧化碳和水。 - 1 - 由于PBS 有上述良好的性能,使它在很多方面都有着非常重要的用途。首先它可用于包装领域,主要有垃圾袋、食品袋、各种冷热饮瓶子和标签等。由于PBS 良好的成膜性,另一个重要应用是作为农林业中的农用薄膜,以及各种种植用器皿和植被网等。其次,在PBS中添加滑石粉、碳酸钙等还能制成各种成型制品,被用于日用杂品。与PET 类似,PBS 还可作为纺织材料纺丝加工。此外,由于具有生物相容性和可降解性,PBS 还可应用于医用制品中的各种人造材料如人造 软骨、缝合线、支架等。 2、PBS 的工业化生产 2.1 国外PBS 产品 早在上世纪30 年代,Carothers 就已经成功制备出了PBS,但由于受当时工艺条件的

聚丁二酸丁二醇酯 PBS

聚丁二酸丁二醇酯 PBS 白色颗粒,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得,树脂呈乳白色,无嗅无味,易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢,最终分解为二氧化碳和水,是典型的可完全生物降解聚合物材料。具有良好的生物相容性和生物可吸收性;密度1.26g/cm,熔点114℃,根据分子量的高低和分子量分布的不同,结晶度在30~45%之间。 它于20世纪90年代进入材料研究领域,并迅速成为可广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究热点材料之一,耐热性能好,热变形温度和制品使用温度可以超过100℃。其合成原料来源既可以是石油资源,也可以通过生物资源发酵得到,PBS是生物降解塑料材料中的佼佼者。 性能特点; 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的性能介于聚乙烯和聚丙烯之间,可直接做为塑料加工使用。 PBS的典型性能如下表所示: 项目 PBS 拉伸屈服强度 (MPa) 30 伸长率 ( % ) 400 悬臂梁缺口冲击强度(kJ/m2) 4 弯曲强度 (MPa) 25 弯曲模量 (MPa) 400 应用范围; 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)可以用做垃圾袋、包装袋、化妆品瓶、各种塑料卡片、婴儿尿布、农用材料及药物缓释载体基质等;还有其它涉及到环境保护的各种塑料制品,如土木绿化用网、膜等。可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。 成型加工方法; 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)属热塑性树脂,加工性能良好,可以在普通加工成型设备上进行成型加工,加工温度范围140~260℃。物料加工前须进行干燥,含水率须在0.02%以下。 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)可以用注塑、吹塑、吹膜、吸塑、层压、发泡、纺丝等成型方法进行加工。 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是具有良好可生物降解性能的聚合物,与聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚己内酯等可生物降解塑料相比,PBS价格相对较低,力学性能优异,耐热性能好,热变形温度接近100℃,是国内外在生物降解塑料研发方面的重点。

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