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全生物降解塑料PBAT的生产工艺介绍
随着限塑令的推出和绿色消费市场的扩大,PBAT作为环保材料具有较好的发展前景。目前市面上很多全生物降解购物袋的材料都是采用的PBAT,这让人们对PBAT的印象深刻,那么PBAT是如何生产出来的呢?本文给大家介绍一下PBAT的生产工艺,不足之处欢迎指正。

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PBAT介绍

 

PBAT是以1,4-丁二醇(BDO)、己二酸(AA)、对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二醇酯(DMT)为原料,通过直接酯化或酯交换法而制得

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PBAT的制备工艺



 

PBAT的制备有三种酯化方式:共酯化、分酯化和串联酯化。制备流程图及主要工艺参数如下图1、图2、图3所示。

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PBAT生产工艺



工 艺 一


扬州普立特科技发展有限公司成功开发出一种全连续PBAT的生产工艺,其流程图如下图所示。



2020年5月,普立特工程研发中心与工程部共同实施的PBAT合成新工艺获得验证。


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PBAT成品(2020.05.26)-POLYTEX技术


工 艺 二


惠通公司与国内知名科研机构共同开发,结合PBAT的特点,成功开发出直接连续酯化法生产工艺,流程简图如下:


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其操作特点如下:

   

(1)为了减少BDO的副反应发生,减少THF的生成,降低原料消耗,整个酯化反应在真空条件下进行,降低了酯化反应温度;同时也降低了能耗。

   

(2)由于原料的活性较低问题,采用了高性能催化剂;由于此催化剂的易水解失活的特性,由原来传统催化剂液面以上的加入方式,改为液面下加入,解决了以上问题。

   

(3)在缩聚过程中,生成的低聚物易随真空气相管道带人到喷淋系统中,造成系统堵塞。为此在气相管道上设置旋风分离收集系统,将生成的低聚物通过旋风分离器收集捕捉,其尾气进入BDO喷淋循环系统。

   

(4)酯化反应过程中,虽然可以降低副反应发生的程度,但是不能够避免其发生;酯化废水的主要成分是THF及水。由于THF属于低毒性,但是其高浓度易对人体产生危害,如果直接排放至污水处理,将会对污水处理系统内的细菌产生危害。为此设置了THF回收装置,将THF与水进行分离处理,经过回收装置处理后的,其THF的质量分数可达到99.95%以上,直接销售;其废水中的THF质量分数控制在0.05%左右;同时将此部分废水送至废水汽提塔进行汽提,将其中THF及其他有机物提取出来,通过管道送至燃气锅炉燃烧。

    

(5)由于PBAT玻璃化温度较低,如采用传统水下拉条切粒,易造成黏结、缠刀,导致生产不稳。为此专门用水下模头切粒的方式,可通过水下输送管道的长短和切粒水的温度,来控制切片粒子的成型和结晶程度;同时由于PBAT易降解的特性,生产的切片粒子输送至干燥塔进行干燥,然后冲氮气进行保护,包装。

   

(6)针对PBAT的特性,分子链增长难、黏度高、流动性差等特点,惠通公司采用惠通独家专利技术的立式液相增黏釜,可使物料的动力黏度由目前350Pa·S增加到1000Pa·S以上,分子链随之增长;同时由于黏度很高,需采用螺杆出料的方式,来保证生产的稳定性。

    

(7)由于在生产PBAT过程中,有THF蒸气产生,为此在缩聚装置内局部地区设置了轴流风机加强装置通风能力,同时还设置可燃有害气体检测和报警装置,现场设计个人防护面具和呼吸器等安全装备;THF回收装置采取全敞开式混凝土框架结构,使有害气体不易积聚。


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文章参考资料:

1.庞道双,潘小虎,李乃祥,戴钧明.PBAT合成工艺研究[J].合成技术及应用,2019,34(02):35-39.
2.王有超.新型生物降解材料—PBAT的连续生产工艺[J].聚酯工业,2016,29(01):28-29.


在环保政策的驱动下,PLA、PBAT、PHA、PCL、PBS等生物降解塑料,在一次性餐具、包装、农业、汽车、医疗、纺织等领域的应用正迎来市场发展新机遇。生物降解塑料的改性材料,以及相关助剂,如扩链接,抗水解剂,增韧剂,成核剂,抗菌剂也会有新一轮的创新。

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此外,对现有通用塑料如LDPE薄膜、PP注塑制品的替代,由于生物降解材料本身的特性,对片材,注塑,薄膜,吹塑,热成型设备有不同的要求,也会有更新换代的机会。为此艾邦建有生物降解塑料微信交流群,金发、海正生物、吉林中粮、蓝山屯河、中石化、九江科院、光华伟业,禾尔斯、科碧恩等企业已加入,欢迎加入一起交流探讨!

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