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干貨來了-全生物降解PBAT合成工藝解析
專欄:行業新聞
發布日期:2021-11-30
閱讀量:17248
作者:HAN LI
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PBAT制備工藝從酯化的方式來說,PBAT的制備有三種酯化方式:共酯化、分酯化和串聯酯化。而兩步法只需縮聚成熔指60-80的低分子量PBAT,再用擴鏈劑提高分子量,而擴鏈劑反應時間較縮聚要短,通常只需要3~4小時。

PBAT作為目前全世界產量最大、應用最廣泛的全生物降解塑料,是怎么生產出來的?它的制備工藝有哪些,常用的是哪種?行業人士常說的一步法與兩步法是怎么區分的,各自有什么優勢?本文將對PBAT的生產工藝及各自特點進行詳解。

什么是PBAT?


PBAT是一種脂肪族-芳香族共聚酯,全名為聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯,即英文Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)的簡寫,即其化學結構式為:

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從化學結構式可知,PBAT酸丁二酯(BA)和對苯二甲酸丁二醇酯(BT)的共聚物。具PBA(聚己二酸丁二醇酯)和PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)的特性,既有較好的力學性能,又有較高的延展性和斷裂伸長率,還具有優良的生物降性。

PBAT具有良好的成膜性,可在各種用途中替代傳統高密度聚乙烯薄膜材料,如購物袋、保鮮膜、地膜等。

PBAT可通過吹塑成型擠出成型注射成型進行加工,廣泛應用于塑料薄膜包裝、片材及發泡材料的生產。

PBAT制備工藝


從酯化的方式來說,PBAT的制備有三種酯化方式:共酯化、分酯化和串聯酯化。制備流程圖及主要工藝參數如下圖1、圖2、圖3所示。
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市場上一般采用第1種和第2種,其中第2種酯化方法——分酯化較為主流,第三種酯化方法少見使用。但這三種酯化方法,并不是區分一步法和兩步法的標準。
從酯化后的步驟來說,PBAT的制備又可分為一步法和兩步法。
一步法:
傳統的五釜一步法,以意大利Novamont公司為代表,優點是相對簡單,設備投入較低。
兩步法:
兩步法以德國巴斯夫為代表,與一步法的反應過程是一樣的,區別在于縮聚的時間長短及后續是否通過擴鏈劑來提高分子量。一步法是直接縮聚成高分子量的PBAT,兩步法則是先縮聚成低分子量的PBAT樹脂,再加入擴鏈劑,最終制成高分子量的PBAT,因此兩步法在縮聚步驟所需時間更短。

一步法VS兩步法


相對于一步法,兩步法的優勢明顯:
1、兩步法制備的PBAT物理性能更好,抗老化性能明顯增強。
2、一步法需要縮聚成分子量10萬以上、熔指3-5的高分子量PBAT,需要反應較長的時間,通常需要6~7小時。
而兩步法只需縮聚成熔指60-80的低分子量PBAT,再用擴鏈劑提高分子量,而擴鏈劑反應時間較縮聚要短,通常只需要3~4小時。

兩步法的反應時間總體比一步法短,也因此同樣大小的反應釜,兩步法的產能要比一步法高。

兩步法的特點:

1、設備需要從國外進口,因此設備投入會比一步法要高一些
2、擴鏈過程中存在技術難點:擴鏈劑與PBAT的分散性問題不好解決,如果擴鏈劑分散不均勻,會出現部分PBAT熔指高,部分熔指低的情況。



3、巴斯夫的兩步法自帶擴鏈劑,可以降低PBAT改性成本。這主要是因為,巴斯夫的擴鏈劑可以多次使用,且活性幾乎不會損失,這一點與其他的一次性擴鏈劑不同。
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