石化基可生物降解塑料的研究进展

1.PBS

PBS是由丁二酸丁二醇缩聚而成的，具有较高的熔点和力学性能，结晶度高达40%～60%，断裂伸长率为300%左右，生物分解速度较低。通过共聚改性，可望降低其结晶度，提高其生物分解速度和断裂伸长率。PBS的分子结构式如图1-3所示。

图1-3 PBS的分子结构式

PBS相关产品已经商品化，产业较为成熟。日本昭和高分子公司拥有产能为50000t/a的生产线。美国伊士曼公司和杜邦公司的产能均为15000t/a，德国巴斯夫公司的产能为14000t/a，成本约为5万～6万元/t，较多的用于吹塑薄膜。另外，还有日本的三菱公司、韩国的S.K.工业公司、Ire化学公司等均可生产PBS。

我国的PBS产业化起步较晚，但发展较快。目前中国科学院理化技术研究所与杭州鑫富药业联合形成了20000t/a的生产规模。清华大学与安庆和兴化工有限公司合作开发建设10000t/a的PBS生产装置。2007年由中国科学院理化技术研究所与扬州邗江佳美高分子材料有限公司合作建设了20000t/a的PBS生产装置。目前，国内外PBS产能总量已经突破120000t/a，全球主要生产企业及产能见表1-5。

表1-5 PBS全球主要生产企业及产能

2.PCL

PCL是ε-己内酯开环聚合所得到的高相对分子质量聚合物，其熔点较低，只有60℃，所以很少单独使用。但是其与很多树脂的相容性都很好，可以作为改性剂和其他生物分解性聚酯的共混物使用。PCL具有良好的生物分解性，分解它的微生物广泛分布在喜气或厌气条件下。作为可生物降解材料可将其与淀粉、纤维素等混合在一起，或与乳酸聚合使用。现在应用较多的有地膜、堆肥袋、缓冲材料、钓鱼丝和渔网等。

Solvay生产了多个品牌的PCL产品，其中CAPA650可以通过挤出和注射成型加工；CAPA680可以通过吹塑成型加工。这两个牌号PCL的熔融温度（T_m）均约为60～62℃，玻璃化转变温度（T_g）为-60℃。

目前全球PCL的产能约52000t/a，主要分布在欧、美、日等地区和国家。目前国内PCL产业尚属起步阶段。全球主要PCL生产企业及产能见表1-6。

表1-6 全球主要PCL生产企业及产能(www.xing528.com)

3.PBAT

PBAT是对苯二甲酸、己二酸和丁二醇的共聚酯，其在天然酶存在的条件下数周内就能够生物降解。PBAT是热塑性聚合物，性能类似于LDPE，但力学性能高。由于其具有优异的韧性（断裂伸长率＞700%）和生物降解性，具有良好的加工性能，可制成各种薄膜、餐盒等。薄膜的性能类似LDPE，且有弹性，可在生产LDPE的设备上加工。目前全球PBAT的生产能力为140000t/a，国外PBAT的主要厂家见表1-7。

表1-7 国外PBAT主要生产厂家

4.PVA

PVA是由聚醋酸乙烯酯水解得到的，是主链为C—C键的高分子中唯一具有生物分解性的，是水溶性的高分子材料。聚合度的高低决定了其相对分子质量大小和黏度高低，水解的程度也反映了由聚醋酸乙烯酯到PVA的转变程度。部分水解得到的PVA的T_g为58℃，T_m为180℃；完全水解得到的PVA的T_g和T_m则分别为85℃和230℃。PVA可以用在包装、医疗等领域。

2012年，我国PVA的生产能力为1231000t，表观消费量约为656000t，预计2017年的生产能力将达到2000kt。目前国外工业化生产PVA的主要厂家见表1-8。2012年我国PVA的主要生产厂家见表1-9。

表1-8 目前国外工业化生产PVA的主要厂家

表1-9 2012年我国PVA的主要生产厂家