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生物基呋喃二甲酸聚酯产业化开发

2020/12/18 16:08:03

技术成熟度:产业化技术

转让方式:技术转让

预计投资资金(万元):500-1000万元

成果简述:项目简介
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),俗称涤纶树脂,是最主要的聚酯,广泛应用于化纤、包装材料、工程塑料等领域,全球年产量在 7000 万吨左右,其中中国4000 多万吨。PET 的原料对苯二甲酸(TPA)完全依赖石化产品对二甲苯(PX),而中国的 PX 供不应求, 40 %左右依赖进口,同时由于国内民众对于 PX 项目的抵制,导致近年来我国 PX 项目发展缓慢,难以摆脱 PET 产业链受国外企业压榨的局面。
生物基高分子材料以可持续的生物质及其平台化合物为原料,既可降低对石化资源的消耗,又可降低 CO 2 的排放。因此,以生物质资源开发能替代 PET 的生物基聚酯,不仅能解决我国 PET 行业受国外企业压榨的局面,同时也有利于节约石化资源和保护环境。近几年随着人们对于石油危机和环境保护意识的增强,具有可持续性的生物基高分子材料包括生物基聚酯得到了快速发展。然而目前对于生物基聚酯的研究,主要集中于聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸(PHA)和聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等可降解聚酯,由于分子结构中缺乏刚性芳香环结构,其力学性能(如强度、模量、抗蠕变等)与耐热性能(如玻璃化转变温度(Tg)、热变形温度等)均明显低于 PET,严重限制了它们的应用范围。因此,合成含刚性芳香环的生物基单体和聚酯意义重大。
技术优势
通过淀粉或糖类规模化制备生物基 2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的技术正在不断突破,价格有望接近于石油基的对苯二甲酸。相对于石油基的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)而言,基于 FDCA 的聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)具有更高的玻璃化转变温度(87ºC)和更好的气体阻隔性(对 CO 2 和 O 2 的阻隔性比 PET 提高了6-14 倍),这使得生物基 PEF 被认为是 PET 理想的替代品之一。因此,可口可乐、BASF、Avantium 等公司都将 PEF 的商业化作为重点开发产品。我国 PET 产量接近 5000 万吨/年,占全世界 70 %左右,但附加值一直比较低,而 PEF 技术与国际化工巨头处于齐头并进的状态,PEF(共)聚酯生产及应用示范项目,十分有利于我国聚酯行业的转型升级。
应用市场
(1)PEF 食品包装瓶:①饮料瓶: PEF 具有更加优异的阻隔性能,O 2 阻隔性比 PET 提高 6.8 倍,CO 2 阻隔性比 PET 提高 14.1 倍,可大幅度提升饮料的新鲜程度和货架期。②塑料啤酒瓶:目前开发的 PEF 共聚物玻璃化转变温度 84°C,CO 2 阻隔性能比 PET 提高 5.2 倍,O 2 阻隔性能比 PET 提高 3.2 倍,主要性能指标满足塑料啤酒瓶的技术要求,价格将远低于 PEN,有望真正实现塑料啤酒瓶的制造。③罐头果酱瓶: PEF 因阻隔性的大幅度提高,有望实现罐头、果酱等食品的塑料包装。
(2)PEF 阻隔膜:生物基 PEF 阻隔膜因对 O 2 的阻隔性比 PET 提高 6.8 倍,可以大幅度降低食品防腐剂的添加量,甚至不加。因此,PEF 包装膜有望更好的解决这一问题。
(3)PEF 纤维:①服装用纺织材料:PEF 纤维结构独特、强度较高、较好的弹性恢复性和卷曲持久性,非常适合作 T 恤或内衣的原料。②家用纺织材料;③产业用纺织产品领域:PEF 纤维具有强度高、耐用性好、不易燃、抗紫外线等优点。

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