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生物降解塑料聚ε-己内酯(PCL)的概述及生产企业简介

聚ε-己内酯(PCL)是由ε-己内酯经开环聚合得到的低熔点聚合物,其熔点仅62℃。PCL的降解性研究从1976年就已开始,在厌氧和需氧的环境中,PCL都可以被微生物完全分解。由ε-己内酯开环后得到的己内酯衍生物如己内酯改性的多元醇,己内酯丙烯酸单体,己内酯聚合物很成功地用作化学反应中间体和改性剂。

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合 成 工 艺

         

PCL的制备方法与PLA类似,PCL也可以通过缩聚反应和开环聚合两种途径合成

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缩聚反应


缩聚反应过程中的小分子副产物(水或醇)不断累积会影响反应的平衡,导致聚合产物PCL的分子量偏低。通过加入溶剂共沸除水、提高聚合温度蒸除或者抽真空脱除副产物等方法,尽管可以在一定程度上提高缩聚产物的分子量,随之而来的却是反应时间过长、生产成本增加、安全风险提高、聚合产品黄变以及分子量分布变宽等一系列问题。因此,缩聚法制备PCL主要出现在缩聚反应机理及催化效果评价等理论研究当中。


开环聚合


相比之下,以ε-己内酯为原料单体、通过开环聚合反应合成PCL的方法更为高效,开环聚合作为一种链式聚合反应,通过加入特定的引发剂诱导环状单体开环的同时、形成活性中心;活性中心作为活性种,继续进攻其他游离单体开环,从而实现聚合物的链增长。


ε-己内酯开环聚合没有副产物,可控性更好,更容易实现对PCL分子量大小、分子量分布,以及分子结构(嵌段、环状、星型等)等参数的精确调控,是针对各种应用领域所需PCL可控合成的首选方案。



降 解 机 理 

                  

己内酯是化学合成的生物降解性高分子材料,在自然界中酯基结构易被微生物或酶分解,最终产物为二氧化碳和水,降解过程如下图:

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性 能 特 点  

                  

与PLA相比,PCL具有更好的疏水性,但降解速度较慢;同时其合成工艺简单、成本较低。PCL的加工性能优良,可用普通的塑料加工设备制成薄膜及其它制品。


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应   用   

                  

应用领域:如外科医疗领域中手术缝合线、骨科夹板、放疗板、树脂绷带、牙印模等;聚氨酯树脂领域中涂料、油墨、热熔胶、无纺布粘接剂、鞋材、结构胶等;薄膜与复合包装领域 中吹塑薄膜、层压材料等;其他领域中手工模型、有机着色剂、粉末涂料等。

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PCL eSun可降解宠物粪便袋

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PCL应用于鞋类的鞋包头与鞋后帮部件 图源易生


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PCL应用于3D打印

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生 产 企 业 介 绍  

                  

以下企业排名不分先后,如有遗漏或错误欢迎指正。

1.大赛璐



日本大赛璐化学工业株式会社是PCL生产商,该司品种规格繁多,为用户设计配方提供了更多的选择性。作为一种聚酯型的多元醇其主要特点有:较好的机械性能.特别表现在耐磨,弹性恢复性等方面,且与聚醚多元醇相比具较好的耐候性、耐热性的特征,比己二酸型聚酯具有更优异的耐水解性。


官网:https://www.daicel.com/ch/


2.柏斯托


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在ε-聚己内酰胺(PCL)的供应和技术发展方面,Perstorp是世界领先企业,该公司以Capa™品牌命名。生物塑料是Perstorp的一个核心重点领域,也是Perstorp对更可持续的未来的愿景的重要组成部分,也是其对更绿色环境的承诺。Capa™热塑性塑料是生物塑料配方的最佳选择,特别是因为它们现在也是欧洲批准的食品接触剂。


官网:https://www.perstorp.com/


3.深圳光华伟业股份有限公司


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深圳光华伟业股份有限公司(简称eSUN易生)具备聚己内酯(PCL)连续聚合生产能力,公司已建成年产聚合物10000吨,乳酸酯15000吨,多元醇5000吨,3D打印材料5000吨的生产能力。


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官网:http://www.brightcn.net/Company/About-Us


4.湖南聚仁化工新材料科技有限公司


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湖南聚仁化工新材料科技是国内首家实现ε-己内酯、聚己内酯多元醇和聚己内酯(PCL)等衍生物成套技术产业化的国家高新技术企业,已建成投产5000吨/年ε-己内酯及其衍生物配套生产装置,目前产能5000吨/年。


官网:http://www.jurenhg.com/



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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、金晖兆隆、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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